Ver o código fonte de «Fixación dun alelo»

En [[xenética de poboacións]], a '''fixación dun alelo''' é o cambio producido na [[poza xénica]] desde unha situación na que existen polo menos dúas variantes dun determinado [[xene]] ([[alelo]]s) a unha situación na que só queda un dos alelos.<ref name=GD>{{Cita libro|author=Arie Zackay|title=Random Genetic Drift & Gene Fixation|year=2007|url=http://jaguar.biologie.hu-berlin.de/~wolfram/pages/seminar_theoretische_biologie_2007/ausarbeitungen/zackay.pdf|dataacceso=01 de xuño de 2016|urlarquivo=https://web.archive.org/web/20160304023055/http://jaguar.biologie.hu-berlin.de/~wolfram/pages/seminar_theoretische_biologie_2007/ausarbeitungen/zackay.pdf|dataarquivo=04 de marzo de 2016|urlmorta=yes}}</ref> En ausencia de [[mutación]], todos os alelos deben finalmente ou ben perderse totalmente na poboación ou ben quedar fixados (estabilizados permanentemente na poboación).<ref name="Kimura 1968">{{Cita publicación periódica|last1=Kimura|first1=Motoo|last2=Ohta|first2=Tomoko|title=The average number of generations until fixation of a mutant gene in a finite population|journal=Genetics|date=26 July 1968|volume=61|pages=763-771|url=http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1212239/pdf/763.pdf|accessdate=12 September 2014|pmc=1212239|pmid=17248440}}</ref> Que un xene acabe finalmente por perderse ou quedar fixado depende dos coeficientes de selcción e as flutuacións aleatorias nas proporcións alélicas.<ref name="Kimura 1983">{{Cita libro|last1=Kimura|first1=Motoo|title=The Neutral Theory of Molecular Evolution|date=1983|publisher=Cambridge University Press|location=The Edinburgh Building, Cambridge|isbn=978-0-521-23109-1|url=http://books.google.com/books?hl=en&lr=&id=olIoSumPevYC&oi=fnd&pg=PR9&dq=the+neutral+theory+of+molecular+evolution&ots=P-N4llfrdg&sig=gGGf1PpO3BaXSZwjlDh5cDHRJ9o#v=onepage&q&f=false|accessdate=16 November 2014}}</ref> A fixación pode referirse a un xene en xeral ou a unha posición [[nucleótido|nucleotídica]] en particular da cadea de [[ADN]] ([[locus]]).

No proceso de substitución, un alelo que previamente non existía orixínase por mutación e sofre fixación ao estenderse pola poboación por [[deriva xenética]] aleatoria ou por [[selección natural|selección]] positiva. Unha vez que a [[frecuencia alélica|frecuencia]] dun alelo é do 100%, é dicir, é a única variante do xene presente en todos os individuos, dise que está "fixado" na poboación.<ref name=GD/>

De xeito similar, as diferenzas xenéticas entres taxons dise que están fixadas en cada [[especie (bioloxía)|especie]].

== Historia da fixación ==

A primeira mención da fixación dun xene en traballos publicados encóntrase na obra de Kimura ''On Probability of Fixation of Mutant Genes in a Population''. Neste traballo de Kimura publicado en 1962, usábanse técnicas matemáticas para determinar a probabilidade de fixación de xenes mutantes nunha poboación. Kimura determinou que a probabilidade de fixación depende da frecuencia inicial dun alelo e a [[varianza]] media do cambio de frecuencia xénica por xeración.<ref name="Kimura 1962">{{Cita publicación periódica|last1=Kimura|first1=Motoo|title=On the probability of fixation of mutant genes in a population|journal=Genetics|date=29 January 1962|volume=47|pages=713-719|url=http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1210364/pdf/713.pdf|accessdate=14 September 2014|pmc=1210364|pmid=14456043}}</ref>

== Probabilidade de fixación ==

Cando só actúa a deriva xenética, cada conxunto finito de xenes ou alelos ten un "punto de coelescencia" no cal todos os descendentes converxen cun só antepasado (é dicir, 'coalescen'). Este feito pode utilizarse para obter a frecuencia de fixación xénica dun alelo [[mutación neutra|neutro]] (que non está baixo ningunha forma de selección) para unha poboación de tamaño variable (con tal que sexa finito e distinto de cero). Como o efecto da selección natural se estipula que é desprezable, a probabilidade de que nun tempo dado ese alelo finalmente quede fixado no seu locus é simplemente a súa frecuencia <math>p</math> na poboación nese tempo. Por exemplo, se unha poboación ten o alelo ''A'' cunha frecuencia do 20%, e un alelo ''a'' cunha frecuencia do 80%, hai un 80% de posibilidades de que despois dun número infinito de xeracións ''a'' quede fixado no locus (asumindo que a deriva xenética é a única forza evolutiva que está actuando).

Para unha poboación [[diploide]] de tamaño ''N'' e unha [[taxa de mutación]] neutra <math>\mu</math>, a frecuencia inicial dunha nova mutación é simplemente 1/(2''N''), e o número de novas mutacións por xeración é <math>2N\mu</math>. Como a taxa de fixación é a taxa da da mutación neutra nova multiplicada pola súa probabilidade de fixación, a taxa de fixación global é <math>2N\mu \times \frac{1}{2N} = \mu</math>. Así, a taxa de fixación para unha mutación non suxeita a selección é simplemente a taxa de introdución de ditas mutacións.<ref>{{Cita web|url=http://www.bionity.com/en/encyclopedia/Coalescent_theory.html|title=Probability of fixation}}</ref><ref>{{Cita libro|author=David H.A. Fitch||title=Deviations from the null hypotheses:  Finite populations sizes and genetic drift, mutation and gene flow|year=1997|url=http://www.nyu.edu/projects/fitch/courses/evolution/html/genetic_drift.html}}</ref>

Para tamaños de poboación fixados, a probabilidade de fixación dun novo alelo con vantaxe selectiva ''s'' pode ser aproximada usando a teoría dos procesos de ramificación. Unha poboación con xeracións que non se solapan n = 0, 1, 2, 3, ... , e con <math>X_n</math> xenes (ou "individuos") no tempo n forma unha [[cadea de Markov]] baixo as seguintes asuncións. A introdución dun individuo que posúa un alelo cunha vantaxe selectiva corresponde a <math>X_0 = 1</math>. O número de descendentes de calquera individuo debe seguir unha distribución fixada e está determinado independentemente. Neste marco as funcións xeradoras <math>p_n (x)</math> para cada <math>X_n</math> satisfan a relación de recorrencia <math>p_n (x) = p_1 ( p_{n-1}(x) )</math> e poden utilizarse para computar as probabilidades <math>\pi_n = P(X_n = 0)</math> de non ter descendentes no tempo n. Pode demostrarse que <math>\pi_n = p_1 ( \pi_{n-1} )</math>, e ademais, que a <math>\pi_n</math> converxe nun valor específico <math>\pi</math>, que é a probabilidade de que o individuo non teña descendentes. A probabilidade de fixación é entón <math>1-\pi \approx {2 s \over \sigma^2}</math>, xa que a supervivencia indefinida do alelo beneficioso permiirá o seu incremento de frecuencia ata un punto no que as forzas selectivas aseguren a fixación.

A probabilidade de fixación está tamén influenciada polos cambios no tamaño de poboación. En poboacións en crecemento, os coeficientes de selección son máis efectivos. Isto significa que é máis probable que os alelos beneficiosos acaben fixados, mentres que os alelos deletéreos é máis probable que se perdan. En poboacións cuxo tamaño está diminuíndo, os coeficientes de selección son máis efectivos. Así, hai unha maior probabilidade de que se perdan alelos beneficiosos e os deletéreos queden fixados. Isto é debido a que se unha mutación beneficiosa é rara, pode perderse simplemente debido á posibilidade de que un individuo non teña descendencia, sen importar o seu coeficiente de selección. En poboacións en crecemento, o individuo medio ten un maior número esperado de descendentes, mentres que en poboacións en diminución o individuo medio ten un número máis baixo de descendentes esperados. Así, en poboacións en crecemento é máis probable que o alelo beneficioso se transmita a máis individuos na seguinte xeración. Isto continúa ata que o alelo aumente na poboación e sexa finalmente fixado. Porén, na poboación en diminución é máis probable que o alelo non poida transmitirse, simplemente porque os pais non producen descendencia. Isto causaría que incluso se perdese unha mutación beneficiosa.<ref name="Otto 1997">{{Cita publicación periódica|last1=Otto|first1=Sarah|last2=Whitlock|first2=Michael|title=The probability of fixation in populations of changing size|journal=Genetics|date=7 March 1997|volume=146|pages=723-733|url=http://www.genetics.org/content/146/2/723.full.pdf|accessdate=14 September 2014}}</ref>

== Tempo de fixación ==

Adicionalmente, fixéronse investigacións sobre o tempo medio que tarda unha [[mutación neutra]] en ser fixada. Kimura e Ohta (1969) demostraron que unha nova mutación que finalmene se fixa pasará unha media de 4N<sub>e</sub> xeracións como [[polimorfismo (bioloxía)|polimorfismo]] na poboación.<ref name="Kimura 1968"/> O tempo de fixación medio N<sub>e</sub> é o [[tamaño efectivo de poboación]], é dicir, o número de individuos nunha [[poboación idealizada]] baixo [[deriva xenética]] necesarios para producir unha cantidade equivalente de [[diversidade xenética]]. Xeralmente o estatístico da poboación usado para definir o tamaño efectivo de poboación é o grao de heterocigose, pero poden usarse outros.<ref>{{Cita publicación periódica|last1=Caballero|first1=Armando|title=Developments in the prediction of effective population size|journal=Heredity|date=9 March 1994|volume=73|pages=657–679|url=http://www.nature.com/hdy/journal/v73/n6/abs/hdy1994174a.html|accessdate=12 September 2014|doi=10.1038/hdy.1994.174}}</ref>

As taxas de fixación poden ser facilmente modeladas tamén para ver canto tarda un xene en acabar fixado con tamaños de poboación e xeracións variables. Por exemplo, en [http://www.biology.arizona.edu/evolution/act/drift/about.html The Biology Project Genetic Drift Simulation] pódese modelar a deriva xenética e ver o rápido que un xene para a cor vai fixarse en número de xeracións para diferentes tamaños de poboación nun organismo idealizado.

Adicionalmente, as taxas de fixación poden ser modeladas usando árbores coalescentes. Unha árbore coalescente rastrea os descendentes dos alelos dun xene na poboación.<ref name="Griffiths 1998">{{Cita publicación periódica|last1=Griffiths|first1=RC|last2=Tavare|first2=Simon|title=The Age of a Mutation in a General Coalescent Tree|journal=Communications in Statistics Stochastic Models|date=1998|volume=14|issue=1&2|pages=273–295|url=http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/15326349808807471#.VGgboygbsRZ|accessdate=16 November 2014|doi=10.1080/15326349808807471}}</ref> Pretende rastrear ata unha soa copia ancestral chamada o antepasado común máis recente.<ref name="Walsh 2001">{{Cita publicación periódica|last1=Walsh|first1=Bruce|title=Estimating the Time to the Most Recent Common Ancestor for the Y chromosome or Mitochondrial DNA for a Pair of Individuals|journal=Genetics|date=22 March 2001|volume=158|pages=897-912|url=http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1461668/pdf/11404350.pdf|accessdate=16 November 2014|pmc=1461668|pmid=11404350}}</ref>

== Exemplos de fixación en investigacións ==

En 1969, Schwartz na Universidade de Indiana induciu artificialmente a fixación dun xene no [[millo]] ao someter mostras a condiciós subtropicais. Schwartz localizou unha mutación nun xene chamado Adh1. Cando está en [[homocigoto|homocigose]] o millo é incapaz de producir o [[encima]] [[alcohol deshidroxenase]]. Schwartz despois someteu sementes, unhas con actividade normal de alcohol deshidroxenase e outras sen esa actividade, a condicións de asolagamento e observou se as sementes podían xerminar ou non. Atopou que cando estaban sometidas a esas condicións, só xerminaron as sementes con actividade de alcohol deshidroxenase. Isto causou finalmente a fixación do alelo de [[tipo silvestre]] do xene Adh1. A mutación do Adh1 perdeuse na poboación experimental.<ref name="Schwartz 1969">{{Cita publicación periódica|last1=Schwartz|first1=Drew|title=An Example of Gene Fixation Resulting from Selective Advantage in Suboptimal Conditions|journal=The American Naturalist|date=1969|volume=103|issue=933|pages=479–481|url=http://www.jstor.org/stable/pdfplus/2459409.pdf?acceptTC=true&jpdConfirm=true|accessdate=16 November 2014|doi=10.1086/282615}}</ref>

En 2014, Lee, Langley, e Begun realizaron outro estudo de investigación relacionado coa fixación de xenes. Estudaron datos de poboacións de ''[[Drosophila melanogaster]]'' e os efectos do [[autostop xenético]] causado por [[varrido selectivo]]. O autostop xenético ocorre cando un alelo é fortemente seleccionado e levado á fixación. Isto causa que as áreas do [[xenoma]] que o rodean sexan tamén levadas á fixación, mesmo se non son seleccionadas.<ref name="Rice 1987">{{Cita publicación periódica|last1=Rice|first1=William|title=Genetic Hitchhiking and the Evolution of Reduced Genetic Activity of the Y Sex Chromosome|journal=Genetics|date=12 February 1987|volume=116|pages=161-167|url=http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1203114/pdf/161.pdf|accessdate=16 November 2014|pmc=1203114|pmid=3596229}}</ref> Atoparon nos datos das poboacións das moscas que había unha reducida cantidade de heteroxeneidade en 25 [[par de bases|pares de bases]] de substitucións focais. Explicaron isto como efectos de autostop xenético a pequena escala. Atoparon tamén que as fixacións en zonas veciñas que cambiaban as polaridades de [[aminoácido]]s á vez que mantiñan a polaridade global dunha [[proteína]] estaban baixo fortes presións de selección. Ademais, atoparon que as substitucións en xenes que evolucionan lentamente estaban asociadas con efectos de autostop xenético máis fortes.<ref name="Lee 2014">{{Cita publicación periódica|last1=Lee|first1=Yuh|last2=Langley|first2=Charles|last3=Begun|first3=David|title=Differential Strengths of Positive Selection Revealed by Hitchhiking Effects at Small Physical Scales in Drosophila melanogaster|journal=Molecular Biology and Evolution|date=2014|volume=31|issue=4|pages=804–816|url=http://apps.webofknowledge.com.libdata.lib.ua.edu/full_record.do?product=WOS&search_mode=GeneralSearch&qid=1&SID=3DK1acNns9Uh6E7fX8W&page=1&doc=4|accessdate=16 November 2014|doi=10.1093/molbev/mst270}}</ref>

== Notas ==
{{listaref}}

== Véxase tamén ==
=== Bibliografía ===
* Gillespie, J.H. (1994) The Causes of Molecular Evolution. Oxford University Press Inc., USA.
* Hartl, D.L. and Clark, A.G. (2006) Principles of Population Genetics (4th edition). Sinauer Associates Inc., USA.
* {{Cita publicación periódica | last1 = Kimura | first1 = M | year = 1962 | title = On the Probability of Fixation of Mutant Genes in a Population | pmid=14456043 | journal = Genetics | volume = 47 | issue = | pages = 713–719 | pmc=1210364}}

{{Control de autoridades}}

[[Categoría:Xenética de poboacións]]