VARIJABILNOST H. sapiens sapiens

Σχετικά έγγραφα
numeričkih deskriptivnih mera.

Statistička obrada genetičkih podataka u forenzici

3.1 Granična vrednost funkcije u tački

DISKRETNA MATEMATIKA - PREDAVANJE 7 - Jovanka Pantović

Statistička obrada genetičkih podataka u forenzici

GENSKA TRANSMISIJA U POPULACIJI

KONZERVACIONA BIOLOGIJA -skripta- dr Jelka Crnobrnja-Isailović 5. Konzervaciona genetika

Osnovni primer. (Z, +,,, 0, 1) je komutativan prsten sa jedinicom: množenje je distributivno prema sabiranju

UNIVERZITET U NIŠU ELEKTRONSKI FAKULTET SIGNALI I SISTEMI. Zbirka zadataka

PRAVA. Prava je u prostoru određena jednom svojom tačkom i vektorom paralelnim sa tom pravom ( vektor paralelnosti).

Iskazna logika 3. Matematička logika u računarstvu. novembar 2012

IZRAČUNAVANJE POKAZATELJA NAČINA RADA NAČINA RADA (ISKORIŠĆENOSTI KAPACITETA, STEPENA OTVORENOSTI RADNIH MESTA I NIVOA ORGANIZOVANOSTI)

1. KONCEPT METAPOPULACIJE

Verovatnoća i Statistika I deo Teorija verovatnoće (zadaci) Beleške dr Bobana Marinkovića

Računarska grafika. Rasterizacija linije

INTELIGENTNO UPRAVLJANJE

Obrada signala

Apsolutno neprekidne raspodele Raspodele apsolutno neprekidnih sluqajnih promenljivih nazivaju se apsolutno neprekidnim raspodelama.

Zadaci sa prethodnih prijemnih ispita iz matematike na Beogradskom univerzitetu

Kontrolni zadatak (Tačka, prava, ravan, diedar, poliedar, ortogonalna projekcija), grupa A

18. listopada listopada / 13

21. ŠKOLSKO/OPĆINSKO/GRADSKO NATJECANJE IZ GEOGRAFIJE GODINE 8. RAZRED TOČNI ODGOVORI

Uvod u neparametarske testove

5. Karakteristične funkcije

OBRTNA TELA. Vladimir Marinkov OBRTNA TELA VALJAK

SISTEMI NELINEARNIH JEDNAČINA

Zavrxni ispit iz Matematiqke analize 1

Elektrotehnički fakultet univerziteta u Beogradu 17.maj Odsek za Softversko inžinjerstvo

Ispitivanje toka i skiciranje grafika funkcija

MATEMATIKA 2. Grupa 1 Rexea zadataka. Prvi pismeni kolokvijum, Dragan ori

I.13. Koliki je napon između neke tačke A čiji je potencijal 5 V i referentne tačke u odnosu na koju se taj potencijal računa?

Računarska grafika. Rasterizacija linije

41. Jednačine koje se svode na kvadratne

Elementi spektralne teorije matrica

ELEKTROTEHNIČKI ODJEL

SEKUNDARNE VEZE međumolekulske veze

IspitivaƬe funkcija: 1. Oblast definisanosti funkcije (ili domen funkcije) D f

IZVODI ZADACI (I deo)

Teorijske osnove informatike 1

POTPUNO RIJEŠENIH ZADATAKA PRIRUČNIK ZA SAMOSTALNO UČENJE

1. indirektno,metode kvantitativne genetike. 2. mapiranjem genoma otkrivanjem relevantnih lokusa

Veleučilište u Rijeci Stručni studij sigurnosti na radu Akad. god. 2011/2012. Matematika. Monotonost i ekstremi. Katica Jurasić. Rijeka, 2011.

Testiranje statistiqkih hipoteza

Definicija: Hipoteza predstavlja pretpostavku koja je zasnovana na određenim činjenicama (najčešće naučnim ili iskustvenim).

FTN Novi Sad Katedra za motore i vozila. Teorija kretanja drumskih vozila Vučno-dinamičke performanse vozila: MAKSIMALNA BRZINA

Populacija Ciljna/uzoračka populacija

SEMINAR IZ KOLEGIJA ANALITIČKA KEMIJA I. Studij Primijenjena kemija

M086 LA 1 M106 GRP. Tema: Baza vektorskog prostora. Koordinatni sustav. Norma. CSB nejednakost

XI dvoqas veжbi dr Vladimir Balti. 4. Stabla

Novi Sad god Broj 1 / 06 Veljko Milković Bulevar cara Lazara 56 Novi Sad. Izveštaj o merenju

( , 2. kolokvij)

MATRICE I DETERMINANTE - formule i zadaci - (Matrice i determinante) 1 / 15

Str

KVADRATNA FUNKCIJA. Kvadratna funkcija je oblika: Kriva u ravni koja predstavlja grafik funkcije y = ax + bx + c. je parabola.

APROKSIMACIJA FUNKCIJA

3 Populacija i uzorak

2 tg x ctg x 1 = =, cos 2x Zbog četvrtog kvadranta rješenje je: 2 ctg x

IZVODI ZADACI ( IV deo) Rešenje: Najpre ćemo logaritmovati ovu jednakost sa ln ( to beše prirodni logaritam za osnovu e) a zatim ćemo

Inženjerska grafika geometrijskih oblika (5. predavanje, tema1)

Porodične studije vezanosti Populacione studije asocijacije association

TRIGONOMETRIJA TROKUTA

Riješeni zadaci: Nizovi realnih brojeva

3. razred gimnazije- opšti i prirodno-matematički smer ALKENI. Aciklični nezasićeni ugljovodonici koji imaju jednu dvostruku vezu.

Kaskadna kompenzacija SAU

Pošto pretvaramo iz veće u manju mjernu jedinicu broj 2.5 množimo s 1000,

ZBIRKA POTPUNO RIJEŠENIH ZADATAKA

NOMENKLATURA ORGANSKIH SPOJEVA. Imenovanje aromatskih ugljikovodika

Operacije s matricama

- pravac n je zadan s točkom T(2,0) i koeficijentom smjera k=2. (30 bodova)

4.7. Zadaci Formalizam diferenciranja (teorija na stranama ) 343. Znajući izvod funkcije x arctg x, odrediti izvod funkcije x arcctg x.

radni nerecenzirani materijal za predavanja

(P.I.) PRETPOSTAVKA INDUKCIJE - pretpostavimo da tvrdnja vrijedi za n = k.

Otpornost R u kolu naizmjenične struje

PARCIJALNI IZVODI I DIFERENCIJALI. Sama definicija parcijalnog izvoda i diferencijala je malo teža, mi se njome ovde nećemo baviti a vi ćete je,

Osnovne teoreme diferencijalnog računa

Mašinsko učenje. Regresija.

FTN Novi Sad Katedra za motore i vozila. Teorija kretanja drumskih vozila Vučno-dinamičke performanse vozila: MAKSIMALNA BRZINA

Sistemi veštačke inteligencije primer 1

radni nerecenzirani materijal za predavanja R(f) = {f(x) x D}

Univerzitet u Nišu, Prirodno-matematički fakultet Prijemni ispit za upis OAS Matematika

Ponašanje pneumatika pod dejstvom bočne sile

Sortiranje prebrajanjem (Counting sort) i Radix Sort

Betonske konstrukcije 1 - vežbe 3 - Veliki ekscentricitet -Dodatni primeri

1 UPUTSTVO ZA IZRADU GRAFIČKOG RADA IZ MEHANIKE II

10. STABILNOST KOSINA

Uvod u neparametrijske testove. Usporedba. Neparametrijske inačice t-testa za dva nezavisna uzorka. dr. sc. Goran Kardum

DIMENZIONISANJE PRAVOUGAONIH POPREČNIH PRESEKA NAPREGNUTIH NA PRAVO SLOŽENO SAVIJANJE

Program testirati pomoću podataka iz sledeće tabele:

( ) ( ) 2 UNIVERZITET U ZENICI POLITEHNIČKI FAKULTET. Zadaci za pripremu polaganja kvalifikacionog ispita iz Matematike. 1. Riješiti jednačine: 4

3. OSNOVNI POKAZATELJI TLA

PRILOG. Tab. 1.a. Dozvoljena trajna opterećenja bakarnih pravougaonih profila u(a) za θ at =35 C i θ=30 C, (θ tdt =65 C)

Konstruisanje. Dobro došli na... SREDNJA MAŠINSKA ŠKOLA NOVI SAD DEPARTMAN ZA PROJEKTOVANJE I KONSTRUISANJE

I Pismeni ispit iz matematike 1 I

Antene. Srednja snaga EM zračenja se dobija na osnovu intenziteta fluksa Pointingovog vektora kroz sferu. Gustina snage EM zračenja:

Klasifikacija blizu Kelerovih mnogostrukosti. konstantne holomorfne sekcione krivine. Kelerove. mnogostrukosti. blizu Kelerove.

HEMIJSKA VEZA TEORIJA VALENTNE VEZE

Prvi pismeni zadatak iz Analize sa algebrom novembar Ispitati znak funkcije f(x) = tgx x x3. 2. Naći graničnu vrednost lim x a

Pismeni ispit iz matematike Riješiti sistem jednačina i diskutovati rješenja sistema u zavisnosti od parametra: ( ) + 1.

Reverzibilni procesi

Matematika 1 - vježbe. 11. prosinca 2015.

Transcript:

VARIJABILNOST H. sapiens sapiens

Problem definisanja ljudskih populacija Biološki Kontinuiran raspored Veliki protok gena Kulturološki Religija, običaji, jezik Političke granice? Etnička grupa populacija koja čuva svoju različitost od drugih izolacionim mehanizmima (geografske i socijalne barijere) Strukturiranost varijabilnosti ljudi je odraz različitog stepena mešanja, ne rigidne podeljenosti u grupe. Ernst Renon nacija (narod) je grupa ljudi ujedinjenih pogrešnom predstavom o svojoj prošlosti i mržnjom prema susedima

Tipološki pogled na raznovrsnost Rasistička ideologija Fiksirane genetičke razlike između rasa Postojanje specifičnih gena za rase Ovi zaključci proizilaze iz nekih fenotipskih razlika Npr. Karl Line: H. europeus prilagodljiv, pouzdan, nežan, ponaša se prema zakonima i moralu H. asiaticus ozbiljan, surov, isključiv, pohlepan, ponaša se prema sopstvenom mišljenju H. afer - nefleksibilan, uvek srećan, ponaša se prema običajima

Prvi antropolozi rasisti Blumenbah (18. vek) savršena lobanja (belac) sa Kavkaza, planina Ararat.

Kvazinauke Na istoj ideološkoj matrici nastale: - Frenologija (grč. phren um, logos nauka) - Kranioskopija studija veličine i oblika lobanja - Fiziognomija studija unutrašnjih karakteristika iz spoljašnjih manifestacija (pre svega lica)

Ideja kvazinauka predodređenost ljudi idealan lekar lice zločina jevrejski tip

Eugenika program za poboljšanje ljudske vrste Frensis Golton (1822 1911) Eugenički zakoni u SAD od 1907 do 1965. godine: nasleđe igra najznačajniju ulogu u prenošenju kriminala, idiotije, imbecilnosti, epilepsije, pijanstva, zavisnosti od droga, moralnog i seksualnog perverznjaštva,...

Evoluciona istorija i genetička varijabilnost čoveka Demografska slika vrlo komplikovana sa genetičke tačke gledišta. Osnivanje novih populacija (founder effect) Prolasci kroz uska grla (bottleneck effect) Izolacije nekih populacija Više ciklusa migracija Mešanja populacija u različitim vremenskim periodima Selekcioni pritisci na neke genetičke varijante u nekim regionima sveta

Dodatna komplikacija Analize genetičke varijabilnosti različitih genskih markera na među- i unutar- populacionom nivou daju različite rezultate Antropološka slika izgleda još komplikovanije iz genetičkog aspekta

Različiti markeri različiti rezultati Nekoliko tipova sa različitim načinima transmisije, stopama mutacija i učestalosti rekombinacija: Tip molekulskog markera jedarni autozomni mikrosateliti, pseudogeni; SNPs; Y hromozom; mtdnk Heterozigotnost - lokusi sa visokom H pokazuju niže vrednosti F ST Neutralnost

mtdnk Sekvenciranje čitavog genoma i/ili dva hipervarijabilna regiona u kontrolnom delu mitohondrijskog genoma (HV1 i HV2) Prednosti u odnosu na jedarne markere: Nasleđuje se samo od majke. Stopa mutacije nekoliko puta veća (do 10 puta veći polimorfizam). Nema rekombinacija. Efektivna veličina populacije je 4 puta manja od jedarnih lokusa veća osetljivost na smanjenja brojnosti populacije kroz evoluciju.

NRY Skoro 95% čitave dužine Y hromozoma pripada nerekombinujućim delovima. Prednosti NRY: Nasleđuje se od oca na muško potomstvo. Stopa mutacije slična kao za druge jedarne gene teže je pronaći polimorfizme, ali lakša genealogija od mtdnk Veća dužina DNK na NRY od mtdnk kompenzuje manju stopu mutacija.

Autozomalni jedarni lokusi mtdnk i NRY su uniparentalni transmisioni markeri prednosti u rekonstrukciji porekla populacije i filogenije. Ali, oni su mala frakcija kompletnog nasleđa koje dobijamo od prethodnih generacija u demografiji je veliki značaj nuklearnih lokusa 10 generacija u nazad: 2 10 predaka (1024) Samo 1 mtdnk haplotip od ženskog pretka pre 10 generacija npr. 28% brazilaca svetle puti nose mtdnk sekvence identične afričkim 3% brazilskih belaca sa Y iz Evrope

Upotreba neutralnih markera Procena starosti zajedničkog pretka Procena starosti vrste (?) vreme nastanka prvog genskog pula Procena vremena populacione divergencije Procena veličine predačke populacije Procena stopa i puteva migracija, itd.

Neutralna teorija molekularne evolucije Neutralne mutacije nevidljive za selekciju Prema neutralistima (Motoo Kimura) većina alela u populaciji je neutralno (štetne mutacije eliminiše selekcija). Stopa evolucije na jednom lokusu = stopa zamene jednog alela drugim. Neutralna evolucija sadejstvo mutacija i genetičkog drifta. supstitucija alela alelom aleli Evoluciona supstitucija fiksacija nove mutacije mutacija mutacija generacije

Brzina neutralne supstitucije Stopa neutralne supstitucije jednaka je stopi mutacije (v). Populacija veličine N 2N alela (kopija gena) 1 2N - ista verovatnoća fiksacije za bilo koji alel 2Nv - broj novih alela u populaciji 1 2Nv v - verovatnoća fiksacije mutiranog alela po generaciji 2 N Stopa neutralne supstitucije ne zavisi od N (Ne): - U velikoj populaciji više mutacija, ali manja verovatnoća fiksacije driftom - U maloj populaciji manje mutacija, ali veća verovatnoća fiksacije driftom

Skoro neutralne mutacije Pokazalo se i da neke nesinonimne zamene nukleotida (očekivano selektivno prepoznatljive) imaju sličnu stopu supstitucije kao neutralne. Ohta (1972, 1977) matematički model: mutacije se ponašaju kao selektivno neutralne ako s 1 2Ne U velikim populacijama efekat drifta je mali, mali broj mutacija je efektivno neutralan. U malim populacijama efekat drifta je veliki, veći broj mutacija je efektivno neutralan.

Problem neutralnosti Selektivno čišćenje (engl. selective sweep) Smanjivanje varijabilnosti neutralnih genetičkih markera (povećanje učestalosti) u okolini gena (vezanost) čije je određene alele favorizovala prirodna selekcija. Sličan fenomen je pozadinska selekcija (engl. background selection) - eliminacija neutralnih markera koji su vezani za štetnu mutaciju na selektovanom genu. Procena: efekti selektivnog čišćenja kod ljudi (haplotipovi bliskih lokusa nenarušenih rekombinacijama) 10 000 generacija (oko 250 000 godina)

Nukleotidni diverzitet (π) Verovatnoća da će dve kopije gena u populaciji biti međusobno različite. - uzorak alela iz populacije (određene dužine broja bp) - porede se parovi (svaki sa svakim) ij p i p j ij - p i i p j su učestalosti alela i i j - π ij je proporcija nukleotidnih razlika između para alela (broj razlika/ukupan broj analiziranih bp)

Testovi neutralnosti Očekivani nivo nukleotidnog diverziteta θ neutralni parametar ili populacioni mutacioni parametar θ=4nev ( ¼ za mtdnk i Y; ¾ za X markere) v stopa mutacije, Ne efektivna veličina populacije očekivan broj nukleotidnih razlika između dve slučajne genske kopije veći je u velikim nego u malim populacijama Tajima D V Tajima D = 0 - neutralnost markera, const. brojnost populacije + Tajima D strukturiranost populacije ili balansna selekcija (visoka učestalost većeg broja alela) - Tajima D pozitivna (direkciona) selekcija ili rapidni rast nakon prolaska kroz usko grlo (visoka učestalost jednog ili malog broja alela)

Raspodela nepodudarnosti (mismatch) - opis Distribucija broja parnih razlika (nukleotidne razlike, RFLP mesta ili polimorfizam dužine kod mikrosatelita) Sekvence I AGTCTTACGTATC II AGTCTTGCGTATC III AGTTTTACGTATC IV AGTCTTGCGTGTC V AGTCTTACGTATC Parne razlike (mismatches) I II III IV V I / II 1 / III 1 2 / IV 2 1 3 / V 0 1 1 2 / Učestalost parnih razlika p.d. broj učestalost 0 1 0.1 1 5 0.5 2 3 0.3 3 1 0.1 učestalost 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0 1 2 3 Distribucija parne razlike

Mismatch distribucija - upotreba Pokazatelj prosečnog diverziteta sekvenci (za razliku od π nije podeljen sa brojem analiziranih bp) Oblik distribucije (nazubljenost, neravnine) govori o populacionoj istoriji (epizodama ekspanzije) Nenazubljena (unimodalna) distribucija Rapidni pop. rast (od predačkog alela) Nazubljena (multimodalna) distribucija Stabilna brojnost pop. (tokom dužeg vremena) učestalost učestalost parne razlike parne razlike

Testovi neutralnosti Uporede se sekvence i proceni se proporcija: Nesinonimnih mutacija - d N Sinonimnih mutacija - d S ω = d N /d S ω > 1 pozitivna selekcija ω < 1 negativna selekcija Logika: Ako je ω > 1, pozitivna selekcija uzrokuje širenje ovakvih mutacija u populaciji brže nego genetički drift širenje neutralnih mutacija

Savremena matematika o varijabilnosti Hijerarhija biološke organizacije: jedinke (I) organizovane su u lokalne grupe ili subpopulacije (S) koje mogu sačinjavati veće strukturirane populacije (P ili C) sve do nivoa vrste.

Genetičke posledice Jedinke koje su prostorno bliske najčešće međusobno stupaju u reproduktivne odnose i genetički su sličnije manji protok gena između lokalnih grupa (veća izolacija) Veći stepen srodstva jedinki koje se ukrštaju Efekat genetičkog drifta smanjuje se varijabilnost unutar subpopulacija povećava se stepen genetičke divergencije između subpopulacija

Valundov efekat Valundova varijansa V p pq P 1 S P 1 S 2 i p i p 1 q 1 p 2 q 2 1 1 H Hi 2 piq S S i H-W p q Q 1 S Q 1 S 2 i q i p 3 q 3 p 4 q 4 P p 2 V p Q q 2 Vp V p 1 S p i p 2 H 2 pq 2 V p

F statistika Procena udela različitih nivoa biološke hijerarhije u ukupnoj genetičkoj varijabilnosti neke vrste ili metapopulacije (od individualne varijabilnosti do nivoa čitave vrste). Zasniva se na indeksu fiksacije: Sewall Wright Fi Hdob 1 1 Hoč Hdob 2 pq

Matematička osnova F statistike Zasniva se na indeksu fiksacije, odnosno heterozigotnosti (H) Tri hijerarhijske mere heterozigotnosti za najjednostavniji populacioni sistem (I, S, T): H I H S H T

Matematička osnova F statistike H I prosečna dobijena heterozigotnost unutar subpopulacije: H S - prosečna očekivana heterozigotnost unutar panmiksične subpopulacije: Hdob N Ni k Hi H k i k i I 1 1 k i i i i S q p p H 1 2 2 1

Matematička osnova F statistike H T očekivana heterozigotnost u totalnoj panmiksičnoj populaciji (metapopulacija): H T 1 k i1 p 2 i 2 pq

Parametri F statistike F IS H S H - prosečna redukcija heterozigotnosti unutar subpopulacije usled neslučajnog ukrštanja, - verovatnoća da su dva alela u genotipu jedinke (I) unutar subpopulacije (S) identična po poreklu, - parametar predstavlja meru inbridinga u subpopulaciji (F) od -1 (sve jedinke su heterozigoti) do +1 (sve analizirane jedinke su homozigoti) S H I

Parametri F statistike F ST H T H H T S - stepen smanjenja heterozigotnosti usled genetičkih razlika između subpopulacija u odnosu na očekivanu heterozigotnost kada nema strukturiranosti; što su veće genetičke razlike između subpopulacija u učestalostima alela, to je već pad heterozigotnosti (Valundov efekat) - verovatnoća da su dva slučajno izabrana alela unutar subpopulacije identična po poreklu (stepen lokalnog ukrštanja) od 0 (nema divergencije subpopulacija, tj. totalna populacija je panmiktična) do +1 (divergencija je kompletna)

Parametri F statistike F IT H H F F 1 T I IT IS IS ST H T F F - prosečna redukcija individualne heterozigotnosti relativno u odnosu na totalnu populaciju - verovatnoća da je jedinka autozigot u čitavoj metapopulaciji - relativan odnos između dva niža nivoa biološke hijerarhije (F IS i F ST )

Logika F statistike Parametri ne predstavljaju apsolutne mere genetičke varijabilnosti Primenom F statistike možemo sagledati koji deo totalne varijabilnosti jeste rezultat individualnih razlika unutar subpopulacija, a koji procenat predstavlja rezultat međupopulacione genetičke divergencije Homo sapiens: međupopulaciona komponenta (5-15%) unutarpopulaciona komponenta (85-95%)

STRUKTURA GENETIČKE VARIJABILNOSTI SAVREMENIH LJUDI Varijabilnost (%) Genetički marker Unutar populacije Između pop. unutar grupe Između grupa Autozomi 17 klasičnih markera 85,4 8,3 6,3 30 mikrosatelita 84,5 5,5 10,0 60 mikrosatelita 87,9 1,7 10,4 30 SNP 85,5 1,3 13,2 21 Alu insercija 82.9 8,2 8,9 mtdnk RFLP 81,4 6,1 12,5 HVS I 72,0 6,0 22,0 Y hromozom 30 markera 59,0 25,0 16,0 14 binarnih markera 42,5 17,4 40,1

Klasifikovanje ljudi Globalna predstava o prostornom rasporedu genetičkih polimorfizama (na velikoj prostornoj skali)

Mikrosateliti Ogroman polimorfizam dužine Heterozigotnost i do 99% Međupopulaciona komponenta varijanse manja od 5% 60 lokusa za razdvajanje subsaharskih Afrikanaca, Evropljana i istočnih Azijata bar 150 mikrosatelitskih lokusa za globalnu sliku populacione strukture ljudske vrste

Rosenberg i saradnici (2002) 377 autozomalnih mikrosatelitskih lokusa 1056 osoba iz 52 unapred definisane ljudske populacije

Studija Od 4199 alela koji su pronađeni više od jednom u uzorku: 46,7% su bili prisutni u svim većim regionima (Afrika, Evropa, Srednji istok, Centralna i južna Azija, Istočna Azija, Okeanija i Amerika) 7,4% alela je bilo prisutno u samo jednom regionu i obično su bili vrlo male učestalosti (medijana je 1%).

Ideja Prvo, na osnovu utvrđenih genotipova formiranje grupa koje se genetički najviše razlikuju (klasterski algoritam) Drugo, odrediti verovatnoću pripadnosti osobe svakoj od tih grupa Treće, pridružiti definisani geografski i etnički faktor u cilju dobijanja prostorne distribucije.

Klasteri Afrika Evropa Srednji istok Centralna Istočna Okeanija Amerika Azija Azija K=5 Afrika - Evropa sa Srednjim istokom i Centralno-južnom Azijom - - Istočna Azija - Okeanija - Amerika