محاكاة الانجراف الوراثي

خطوات الاستخدام

فهم الانجراف الوراثي: الانجراف الوراثي هو تغير عشوائي في تردد الأليلات عبر الأجيال بسبب أخذ العينات العشوائية. في مجتمع محدود الحجم، يمكن أن يؤدي إلى فقدان أو تثبيت الأليلات. التباين المتوقع في تردد الأليل بعد جيل واحد يُعطى بالصيغة σ² = p(1-p)/(2N). تلعب هذه الصيغة دورًا محوريًا في علم الوراثة السكانية لأنها تسمح بالتنبؤ بمدى التقلب العشوائي.

إدخال قيم المدخلات: أدخل تردد الأليل الأولي (p) والذي يتراوح بين 0 و1. أدخل حجم المجتمع الفعال (Ne) والذي يمثل عدد الأفراد الذين يساهمون بشكل فعال في الجيل التالي. Ne غالبًا ما يكون أقل من حجم المجتمع الإجمالي بسبب عوامل مثل عدم التزاوج العشوائي أو تباين عدد النسل.

حساب التباين: تستخدم الآلة الحاسبة الصيغة: σ² = p(1-p) / (2Ne). الناتج هو التباين في تردد الأليل بعد جيل واحد. هذا التباين يعبر عن التشتت المتوقع حول التردد الأولي. كلما زادت قيمة Ne، قل التباين، أي أن الانجراف الوراثي أقل تأثيرًا في المجتمعات الكبيرة.

الأسئلة الشائعة

في نموذج ثنائي الأليلات، صيغة التباين σ² = p(1-p)/(2N) مشتقة من افتراض أن تردد الأليل يتبع تقريبًا توزيعًا طبيعيًا بعد جيل واحد بسبب أخذ العينات الثنائي الحدود. بالنسبة للأليلات المتعددة، يتم استخدام توزيع دريكيت حيث يكون مصفوفة التغاير أكثر تعقيدًا. ومع ذلك، بالنسبة لزوج من الأليلات، فإن التباين المحسوب يعكس التغيرات المستقلة لكل أليل. التوزيع الدقيق لترددات الأليلات عبر الأجيال هو توزيع ثنائي الحدود متعدد، لكن صيغة التباين هذه توفر تقريبًا جيدًا عندما يكون N كبيرًا مقارنة بـ p(1-p). في الواقع، يمكن اشتقاق σ² مباشرة من التوزيع الثنائي الحدود: في أخذ عينات من 2N أليل (نظرًا لأن الأفراد ثنائيي الصيغة الصبغية، عدد الأليلات هو 2N)، فإن عدد الأليلات من النوع A يتبع توزيعًا ثنائي الحدود بـ (2N, p). التباين في تردد الأليل هو Var(X/(2N)) = (p(1-p))/(2N). لذا، الصيغة دقيقة لأخذ العينات الثنائي الحدود.

الانجراف الوراثي يكون أقوى عندما يكون Ne صغيرًا. Ne هو عدد الأفراد الذين يساهمون بالفعل في الجيل التالي، وهو عادة أقل من حجم المجتمع الإجمالي (N). أسباب ذلك: تباين النسل (بعض الأفراد لديهم نسل أكثر من غيرهم)، ونسبة الجنس غير المتساوية (عدد الذكور والإناث مختلف)، والتغيرات السكانية (الاختناقات والهجرات). على سبيل المثال، في مجتمع يضم 100 فرد ذكر و100 أنثى، إذا تزاوج جميع الذكور لكن عددًا قليلاً من الذكور أنجبوا معظم النسل، فإن Ne سيكون أقل بكثير من 200. الصيغة الشائعة لـ Ne في حالة تباين النسل هي Ne = (4N)/(σ²_k + 2)، حيث σ²_k هو تباين عدد النسل. إذا كان كل فرد لديه عدد متساوٍ من النسل (σ²_k=0)، فإن Ne = 2N، وهو حد أقصى. في الثدييات، غالبًا ما يكون Ne حوالي 10-50% من N. استخدام Ne في الصيغة σ²=p(1-p)/(2Ne) يعطي تقديرًا للتباين الذي يعكس الواقع البيولوجي.

الصيغة تعطي تباينًا لجيل واحد فقط. لتوقع التغيرات عبر عدة أجيال، تحتاج نماذج أكثر تعقيدًا مثل عملية رايت-فيشر (Wright-Fisher) أو عمليات الانتشار. ومع ذلك، يمكن تكرار الصيغة بشكل متكرر باستخدام مونت كارلو (Monte Carlo) لمحاكاة مسارات التردد. التباين بعد t جيل هو تقريبًا t * σ² إذا كان التغير صغيرًا نسبيًا، لكن هذا مبسط. في الواقع، التباين يتراكم لكن التوزيع يصبح غير طبيعي عندما يقترب p من 0 أو 1. هناك تقريب مهم: احتمال فقدان أليل جديد بتردد p=1/(2N) في مجتمع بحجم N هو 1/(2N) لكل جيل. الصيغة المقدمة هنا هي أساسية لمثل هذه الحسابات. يمكن أيضًا حساب زمن التثبيت المتوقع. الأهم هو أن هذه الصيغة تبين أن الانجراف الوراثي يحدث بشكل أسرع في المجتمعات الصغيرة.

محاكاة الانجراف الوراثي

أدخل القيم

خطوات الاستخدام

أمثلة محلولة

أمثلة محسوبة

الأسئلة الشائعة

أدخل القيم

خطوات الاستخدام

حاسبات ذات صلة

1سيناريو مجتمع صغير: في مجموعة من الظباء المهددة بالانقراض، تردد أليل نادر p = 0.05 (5%)، وحجم المجتمع الفعال Ne = 20. احسب التباين والانحراف المعياري، وفسر النتائج.

2سيناريو مجتمع كبير: في تعداد بشري كبير، تردد أليل لصفة جينية شائعة p = 0.5، وNe = 10,000. احسب التباين والانحراف المعياري، وفسر النتائج.

أمثلة محسوبة

الأسئلة الشائعة