劣勢

遺伝学では、劣優性はホモ接合体優位、ヘテロ接合体不利、または負の優性としても知られ、「^{[1] は}優性とは反対である。これはヘテロ接合体に対する選択であり、破壊的選択^[2]と分岐した遺伝子型を引き起こす。劣優性は、ヘテロ接合体の遺伝子型が優性または劣性のホモ接合体の遺伝子型よりも適応度が劣っている状況で存在する。実際の集団における優性の例と比較すると、劣優性はより不安定であると考えられており^[3]^{[4] 、どちらかの対立遺伝子の}固定につながる可能性がある。^[1]^[5]^[6]

安定的劣優性の例として、2 つのニッチのうちの 1 つにより適した多型性を持つヘテロ接合性の個体が挙げられます。^{[7]集団が「A」}対立遺伝子に対して完全にホモ接合性で、特定のリソースを利用できる状況を考えてみましょう。最終的に、多型の「a」対立遺伝子が集団に導入され、異なるリソースを利用できる個体が生まれます。これにより、未利用のリソースに対する競争が存在しないために、集団に「aa」ホモ接合性の侵入が発生します。「aa」個体の頻度は、「a」リソースの豊富さが減少し始めるまで増加します。最終的に、「AA」と「aa」の遺伝子型は互いに平衡に達し、「Aa」ヘテロ接合性の個体は、いずれかのリソースの利用に対してホモ接合性の個体と比較して、適応度が低下する可能性があります。この劣優性の例は安定している。なぜなら、均衡状態が少しでも変化すると、資源の豊富さが増すため、希少な対立遺伝子が選択されるからである。この代償的選択により、最終的には二形性システムが劣優性の均衡状態に戻ることになる。^[7]

蝶の個体群における発生率

安定劣優性の例としては、捕食から逃れるためにベイツ型擬態を利用するアフリカの蝶の一種Pseudacraea eurytusが挙げられます。この種は2つの対立遺伝子を持っており、それぞれが捕食者にとって有毒な別の地元の蝶の種に似た外観を与えます。この形質のヘテロ接合性を持つ個体は外観が中間的であるため、捕食が増加し、全体的な適応度が低下します。^[8]

害虫駆除における使用

安定した劣優性のモデルは、マラリアやデング熱などの感染症の蔓延の原因となる害虫集団への難治性遺伝子の導入を促進する可能性を示している。^[9]難治性遺伝子だけでは、在来遺伝子よりも適応度が高くなることはないが、人工的に劣優性化させることで、そのような遺伝子を拡散させるメカニズムとして効果的である可能性がある。このモデルでは、2 つの遺伝的構成体が 2 つの非相同染色体に導入される。各構成体は、個別に発現すると致死的となるが、もう一方の構成体によって抑制される。このようにして、構築された 2 つの遺伝子のうちの 1 つだけを持つ個体 (ヘテロ接合体) は淘汰されるが、両方の構成体を持つホモ接合体またはどちらの構成体も持たないホモ接合体は遺伝的に健康である。単純な集団遺伝学を用いたこのモデルの分析では、この人工的に劣優性化を利用した難治性遺伝子の拡散は、構築された遺伝子型を比較的少量集団に放出するだけで可能であることが示された。^[9]

害虫個体群を操作する同様のシステムは、ノックダウン/レスキューシステムを使用することで、キイロショウジョウバエ^{の個体群で達成されました。 [10]}このシステムの遺伝子構成では、C反応性タンパク質RpL14のdsRNAiノックダウンとレスキュー要素（野生型RpL14遺伝子の完全なコピー）が使用されています。この構成に対してヘテロ接合性の個体は、RpL14遺伝子の限られた修復のために適応度が低下し、その結果、雌の生殖能力が低下し、発育が遅れるほか、他のさまざまな突然変異によって最終的に適応度が70～80%低下します。^[10]この劣優性システムにより、個体群の操作と構築された遺伝子型の最終的な固定が可能になり、農業やさまざまな害虫媒介疾患の軽減など、さまざまな状況で応用できる可能性があります。

参照

参考文献

^ ab ドゥーリトル、ドナルド（1987）。集団遺伝学-基本原理。ドイツ：シュプリンガー出版社。pp. 69-72。ISBN 978-3-540-17326-7。
^ ギレスピー、ジョン（2010）。人口遺伝学：簡潔なガイド。メリーランド：JHUプレス。pp.68-69。ISBN 978-0-8018-8009-4。
^ピアス 、ベンジャミン（2008年）。遺伝学：概念的アプローチ。ニューヨーク：マクミラン。pp.699-700。ISBN 978-0-7167-7928-5。
^ Newberry, Mitchell; McCandlish, David; Plotkin, Joshua B. (2016-03-16). 「同類交配は劣優性対立遺伝子の固定を妨げたり促進したりする」bioRxiv 10.1101/042192。
^ Altrock, Philipp M.; Traulsen, Arne; Reed, Floyd A. (2011-11-03). 「有限に細分化された集団における劣優位性の安定性特性」. PLOS Computational Biology . 7 (11): e1002260. Bibcode :2011PLSCB...7E2260A. doi : 10.1371/journal.pcbi.1002260 . ISSN 1553-734X. PMC 3207953. PMID 22072956 .
^ Láruson, Áki J.; Reed, Floyd A. (2015-09-07). 「集団ネットワークにおける劣優性遺伝子多型の安定性」. Journal of Theoretical Biology . 390 : 156–163 . arXiv : 1509.02205 . Bibcode :2016JThBi.390..156L. doi :10.1016/j.jtbi.2015.11.023. PMID 26656110. S2CID 6385410.
^ ab ウィルソン、デイビッド; トゥレリ、マイケル (1986)。「安定した劣優位性と空のニッチの進化的侵略」。アメリカンナチュラリスト。127 (6): 835– 850。doi :10.1086/284528。JSTOR 2461418。S2CID 83868190 。
^ Brauer, Fred; Kribs, Christopher (2015).生物学的モデリングのための動的システム: 入門. CRC Press. p. 399.
^ ab Magori, Krisztian; Gould, Fred (2006). 「害虫個体群の制御のための遺伝子工学的劣優性化：決定論的モデル」.遺伝学. 172 (4): 2613– 2620. doi :10.1534/genetics.105.051789. PMC 1456375. PMID 16415364 .
^ ab Reeves, R. Guy; Bryk, Jaroslaw; Altrock, Philipp; Denton, Jai; Reed, Floyd (2014). 「昆虫個体群の劣優勢遺伝的形質転換に向けた第一歩」. PLOS ONE . 9 (5): e97557. Bibcode :2014PLoSO...997557R. doi : 10.1371/journal.pone.0097557 . PMC 4028297. PMID 24844466 .

外部リンク

アンダードミナンス - ResearchGate
生物学プロジェクト
集団遺伝学
均衡の安定性と集団の平均適応度
染色体逆位、局所適応、種分化
染色体再編成が劣優性花粉不稔を引き起こす

[:0-1] ドゥーリトル、ドナルド（1987）。集団遺伝学-基本原理。ドイツ：シュプリンガー出版社。pp. 69-72。ISBN 978-3-540-17326-7。

[2] ギレスピー、ジョン（2010）。人口遺伝学：簡潔なガイド。メリーランド：JHUプレス。pp.68-69。ISBN 978-0-8018-8009-4。

[3] ^ピアス 、ベンジャミン（2008年）。遺伝学：概念的アプローチ。ニューヨーク：マクミラン。pp.699-700。ISBN 978-0-7167-7928-5。

[4] Newberry, Mitchell; McCandlish, David; Plotkin, Joshua B. (2016-03-16). 「同類交配は劣優性対立遺伝子の固定を妨げたり促進したりする」bioRxiv 10.1101/042192。

[5] Altrock, Philipp M.; Traulsen, Arne; Reed, Floyd A. (2011-11-03). 「有限に細分化された集団における劣優位性の安定性特性」. PLOS Computational Biology . 7 (11): e1002260. Bibcode :2011PLSCB...7E2260A. doi : 10.1371/journal.pcbi.1002260 . ISSN 1553-734X. PMC 3207953. PMID 22072956 .

[6] Láruson, Áki J.; Reed, Floyd A. (2015-09-07). 「集団ネットワークにおける劣優性遺伝子多型の安定性」. Journal of Theoretical Biology . 390 : 156–163 . arXiv : 1509.02205 . Bibcode :2016JThBi.390..156L. doi :10.1016/j.jtbi.2015.11.023. PMID 26656110. S2CID 6385410.

[:1-7] ウィルソン、デイビッド; トゥレリ、マイケル (1986)。「安定した劣優位性と空のニッチの進化的侵略」。アメリカンナチュラリスト。127 (6): 835– 850。doi :10.1086/284528。JSTOR 2461418。S2CID 83868190 。

[8] Brauer, Fred; Kribs, Christopher (2015).生物学的モデリングのための動的システム: 入門. CRC Press. p. 399.

[:2-9] Magori, Krisztian; Gould, Fred (2006). 「害虫個体群の制御のための遺伝子工学的劣優性化：決定論的モデル」.遺伝学. 172 (4): 2613– 2620. doi :10.1534/genetics.105.051789. PMC 1456375. PMID 16415364 .

[:3-10] Reeves, R. Guy; Bryk, Jaroslaw; Altrock, Philipp; Denton, Jai; Reed, Floyd (2014). 「昆虫個体群の劣優勢遺伝的形質転換に向けた第一歩」. PLOS ONE . 9 (5): e97557. Bibcode :2014PLoSO...997557R. doi : 10.1371/journal.pone.0097557 . PMC 4028297. PMID 24844466 .