اختبار تاجيما D

اختبار تاجيما D هو اختبار إحصائي يستخدم في علم الوراثة السكانية لاختبار فرضية التطور المحايد (الحياد) في تسلسل DNA. تم تطويره بواسطة فوميو تاجيما عام 1989. يقارن الاختبار بين مقدرين لمعامل ثيتا (θ = 4Nμ، حيث N هو حجم السكان الفعال و μ هو معدل الطفرات لكل جيل): الأول هو θπ (متوسط عدد الاختلافات الزوجية، والذي يعكس التنوع النوكليوتيدي) والثاني هو θW (مقدر واترسون المعتمد على عدد المواقع المتغيرة، والذي يعكس عدد الطفرات المحايدة). تحت ظروف التطور المحايد (حجم سكان ثابت، عدم وجود انتقاء، عدم وجود تدفق جيني) فإن كلا المقدرين يتوقع أن يكونا متساويين، وبالتالي قيمة D = (θπ - θW) / √Var تساوي صفرًا. الانحراف عن الصفر يشير إلى قوى تطورية غير محايدة. قيمة D السالبة (θπ < θW) تشير إلى فائض من الطفرات النادرة (منخفضة التردد) مما يدل على توسع سكاني سريع أو انتقاء اتجاهي يزيل الأليلات الشائعة. قيمة D الموجبة (θπ > θW) تشير إلى فائض من الطفرات متوسطة التردد، مما يدل على انتقاء موازن (يحافظ على تعدد الأشكال) أو انكماش سكاني (عنق زجاجة) يزيد من الأليلات متوسطة التردد. لحساب Var، يستخدم تاجيما معادلة تعتمد على عدد العينات (n) وعدد المواقع المتغيرة (S)، حيث التباين = [e1 * S + e2 * S * (S-1)]، مع e1 و e2 دالتين في n. الاختبار يعطي قيمة D قابلة للمقارنة مع توزيع بيتا لتحديد القيم الحرجة للدلالة الإحصائية. من الممارسات الجيدة استخدام اختبار تاجيما D مع اختبارات أخرى مثل اختبار فو وفويرا-واي لتأكيد الانتقاء الطبيعي.

θπ (ثيتا باي) هو متوسط عدد الاختلافات النوكليوتيدية لكل موضع بين زوجين من التسلسلات المختارة عشوائياً من العينة. لحسابه يدوياً: افترض لدينا m تسلسلاً (nSequences) بطول L نيوكليوتيد. لكل زوج من التسلسلات (i, j) احسب عدد المواضع التي تختلف فيها (ki,j). ثم θπ = (2 / (m*(m-1))) * Σ (ki,j) مقسوماً على L (للتطبيع لكل موقع). في الممارسة العملية, تستخدم برامج مثل DnaSP أو MEGA لحساب θπ بسرعة. θW (ثيتا واترسون) يعتمد على عدد المواقع المتغيرة (S) وهو العدد الإجمالي للمواضع التي تظهر فيها نيوكليوتيدات مختلفة بين أي تسلسلين في العينة. θW = S / a_n، حيث a_n = Σ (1/k) من k=1 إلى m-1. هذا المقدر غير متحيز لـ θ تحت نموذج التطور المحايد. كلا المقدرين يتأثران بحجم العينة؛ فكلما كبرت العينة، زادت دقة التقدير. الفرق بينهما يشكل أساس اختبار تاجيما D.

اختبار تاجيما D له عدة حدود: (1) يعتمد على افتراض عدم وجود إعادة تركيب (recombination) داخل المنطقة المدروسة. إذا كان هناك إعادة تركيب، فإن D يصبح متحيزًا ويفقد قوته. لذلك، يُوصى باستخدام مناطق قصيرة نسبيًا (مثل جين واحد) حيث يكون إعادة التركيب ضئيلاً. (2) الحساسية للتغيرات الديموغرافية: التوسع السكاني أو العنق الزجاجي ينتج عنه D سالبة أو موجبة، مما يتداخل مع إشارات الانتقاء الطبيعي. لذلك من الصعب تمييز الانتقاء عن التغيرات الديموغرافية باستخدام D فقط. (3) يتطلب حجم عينة كافٍ (n ≥ 10 غالبًا) للحصول على قوة إحصائية معقولة. (4) توزيع D يعتمد على n و S، والقيم الحرجة الحالية مشتقة من محاكاة بافتراض عدم وجود إعادة تركيب. إذا كانت لديك شكوك حول ديموغرافيا السكان، فاستخدم اختبارات تعتمد على طيف الترددات مثل اختبار فو (Fu's Fs) الذي لديه قوة أعلى للكشف عن التوسع السكاني. بشكل عام، يُفسر D بشكل أفضل مع اختبارات أخرى وفحص توزيع الطفرات عبر المواقع (مثل اختبار الخلفية الاختيارية).