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Árbol filogenético
El árbol evolutivo también se llama árbol filogenético, árbol evolutivo, árbol evolutivo, árbol filogenético, árbol filogenético, etc. Para describir las relaciones taxonómicas y evolutivas entre especies se utiliza un dendrograma que muestra las relaciones evolutivas entre especies que se cree que tienen el mismo ancestro.
Desde la época de Darwin, muchos biólogos han esperado describir la historia evolutiva de varias especies de la Tierra en forma de árbol. El método más ideal es recolectar fósiles (evidencia directa) de varias especies y construir un árbol filogenético basado en la información fósil. Pero el mayor inconveniente es que los fósiles están dispersos, incompletos o incluso desaparecidos.
Debido a que los defectos innatos de los fósiles no se pueden utilizar para reconstruir árboles filogenéticos de especies a gran escala, los biólogos considerarán utilizar la morfología y fisiología comparadas para reconstruir árboles filogenéticos basados en la apariencia de las especies. Este método sólo puede determinar el marco evolutivo general del sistema y los detalles son controvertidos.
¿Cómo explicar la evolución convergente, la evolución divergente y la evolución paralela?
Evolución convergente: Fenómeno en el que especies lejanamente relacionadas tienen la misma estructura o estructura física debido a entornos de vida similares.
Evolución divergente: especies muy relacionadas, debido a los diferentes entornos de vida, cada especie se ha diferenciado para adaptarse a su propio nicho ecológico, dando lugar a enormes diferencias en morfología.
Evolución paralela: fenómeno evolutivo en el que los descendientes con el mismo ancestro se adaptan a entornos de vida similares y se desarrollan de forma independiente en formas similares.
La principal diferencia entre evolución convergente y evolución paralela radica en la distancia de la relación genética.
En 1964, Linus Pauling propuso la teoría de la evolución molecular.
Principio básico: Las secuencias de nucleótidos y aminoácidos contienen toda la información genética de la historia evolutiva de los organismos. Inferir relaciones filogenéticas entre especies a partir de características moleculares (ADN, ARN, aminoácidos, proteínas). Es decir, basándose en marcadores SSR tradicionales y marcadores SNP de secuenciación de alto rendimiento, se utilizan modelos de datos para describir las reglas evolutivas entre especies y construir un árbol filogenético.
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Estructura poblacional
La estructura genética de una población se refiere a la distribución no aleatoria de la variación genética en una especie o población. Una población se puede dividir en varias subpoblaciones según la distribución geográfica u otros criterios. Los diferentes individuos de un mismo subgrupo están más estrechamente relacionados, mientras que los subgrupos están más distantes.
El análisis de la estructura poblacional ayuda a comprender el proceso evolutivo, pudiendo determinarse la subpoblación a la que pertenece un individuo mediante estudios de correlación entre genotipo y fenotipo.
La estructura poblacional, también conocida como estratificación poblacional, hace referencia a la existencia de subpoblaciones con diferentes frecuencias genéticas en la población objeto de estudio.
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Análisis de componentes principales
El análisis de componentes principales es un método estadístico. Mediante transformación ortogonal, un conjunto de variables posiblemente correlacionadas se transforma en un conjunto de variables linealmente no correlacionadas. Las variables transformadas se denominan componentes principales. Las principales aplicaciones del análisis de componentes principales incluyen: estratificación de poblaciones, detección de valores atípicos, relaciones evolutivas de subpoblaciones y modificación de la estructura poblacional.
Idea básica: intentar recombinar muchas variables originales (marcadores) con ciertas correlaciones en un conjunto de variables integrales no relacionadas (componentes principales).
¿Cómo encontrar la combinación lineal del "Y" de dos variables aleatorias en el eje horizontal y el eje vertical para que contenga la máxima cantidad de información?
La combinación lineal correspondiente a la dirección de la línea continua en la figura anterior tiene la mayor amplitud de fluctuación, por lo que la cantidad de información es la mayor. Matemáticamente, esto significa que la varianza de esta combinación lineal es máxima.
Por extensión, para vectores aleatorios multidimensionales, esperamos encontrar múltiples combinaciones lineales, es decir, múltiples componentes principales. Entre ellos, el primer componente principal contiene la mayor cantidad de información, el segundo componente principal contiene la segunda mayor cantidad de información, y así sucesivamente. La correlación entre estos componentes principales es casi nula, es decir, no hay superposición de información entre los componentes principales.
Visualización de gráfico bidimensional PCA
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Análisis de eliminación de selección
Bajo la teoría de la evolución neutral, una nueva mutación a menudo requiere It Se necesita mucho tiempo para alcanzar frecuencias altas en una población, y el grado de desequilibrio de ligamiento que rodea a estas mutaciones se atenúa y degrada casi por completo durante este tiempo debido a los efectos de las tasas de recombinación.
Por lo tanto, la gran mayoría de los loci no selectivos en el genoma siempre estarán en un estado de deriva aleatoria, el desequilibrio de ligamiento formado entre ellos es fácil de descomponer y la longitud del haplotipo es relativamente corta. Sin embargo, bajo la influencia de la selección, la frecuencia de los alelos favorables en la población alcanzará un valor alto en un corto período de tiempo, y el efecto de recombinación se cubrirá hasta cierto punto y los haplotipos de largo alcance no podrán degradarse sustancialmente. Al mismo tiempo, el desequilibrio de ligamiento bajo selección conducirá a un aumento en la frecuencia de genes de sitios neutrales cerca del sitio de selección, formando homocigosidad de haplotipos de largo alcance. En genética de poblaciones, esta reducción del polimorfismo inducida por la selección en ciertos segmentos cromosómicos se denomina eliminación selectiva.
La selección natural mantiene mutaciones beneficiosas en la población, aumenta la frecuencia de mutaciones en sitios neutros vinculados a ellas y disminuye la frecuencia de mutaciones en sitios neutros no vinculados, simplemente hablando, es la selección de una determinada parte; Las regiones del genoma eliminan el polimorfismo, es decir, la diversidad genética disminuye y aparecen alelos de alta frecuencia y alelos de baja frecuencia en la población.
¿Elección positiva versus elección negativa?
Selección positiva: La selección natural "selecciona" algunos alelos raros, y los individuos con estos alelos pueden reproducir más descendencia; dichos genes mutantes suelen tener funciones diferentes a los genes originales, y esta función la hacen los organismos que los poseen. más adaptable al medio ambiente.
Selección negativa: Cuando existe un alelo mutante dañino en la población, los individuos portadores del alelo serán eliminados de la población debido a una reducción de su viabilidad o fecundidad. También se llama selección purificadora.
¿Elegir selección clara o de fondo?
Eliminación selectiva: en el proceso de fijación mediante selección positiva después de que se genera una mutación favorable, la mutación en el sitio neutro conectado a ella también se fija.
Selección de fondo: la selección negativa no solo elimina mutaciones dañinas, sino que también elimina mutaciones en sitios neutrales vinculados a ellas.
Tanto la eliminación selectiva como la selección de fondo conducirán a una disminución de la diversidad genética en regiones seleccionadas del genoma, lo que dificultará su distinción, pero la selección de fondo no conducirá a mutaciones alélicas de alta frecuencia en la población.