Evolutionary landscape
-
Эволюционный ландшафт
- Метафора для визуализации процессов эволюции
- Включает пространство поиска и ось приспособленности
- Гладкие ландшафты: небольшие изменения в приспособленности
- Рубиновые ландшафты: большие изменения в приспособленности
-
История
- Первый ландшафт предложен Арманом Жане в 1895 году
- Сеуэл Райт популяризировал концепцию в 1932 году
- Симпсон расширил ландшафт до фенотипов в 1944 году
- Рассел Лэнд разработал математическую модель в 1970-х годах
-
Современные концепции
- Мейнард Смит визуализировал эволюцию белков в 1970 году
- Гиллеспи адаптировал концепцию к нуклеотидным последовательностям в 1984 году
- Современные ландшафты стали рабочими моделями эволюции
-
Критика
- Высокая размерность ландшафтов вызывает вопросы
- Каплан предлагает отказаться от метафоры
- Другие считают, что ландшафты имеют онтологическую ценность
-
Типы ландшафтов
- Адаптивные ландшафты: популяции как точки, оси частот аллелей и приспособленности
- Фитнес ландшафты: аналогичны адаптивным, но с математическими моделями
- Морфопространства: фенотипические ландшафты без оси приспособленности, используются для генерации гипотез
-
Fitness landscapes
- Представляют популяции как кластеры точек, каждая из которых представляет уникальный генотип.
- Оси соответствуют локусам генотипов и средней приспособленности популяции.
-
Phenotypic landscapes
- Представляют популяции или виды как кластеры точек, каждая из которых представляет фенотип.
- Оси соответствуют частотам фенотипов и средней приспособленности популяции.
-
Selection-weighted attraction graphing (SWAG)
- Использует силу направленного сетевого графа для визуализации фитнес-ландшафтов.
- Генотипы представлены узлами, которые притягиваются друг к другу пропорционально изменению приспособленности.
- Значения приспособленности могут быть назначены на z-ось для создания трехмерной модели ландшафта.
-
Phenotypic plasticity landscapes
- Используют оси, представляющие фенотипические черты, а не приспособленность.
- Другие оси представляют факторы, влияющие на эти черты.
-
Epigenetic landscapes
- Используются для описания модальных тенденций развития и основных отклонений.
- Описывают пространство абстрактных переменных.
-
Morphospaces
- Также не используют ось приспособленности.
- Оси представляют математические модели фенотипических черт, разработанные на основе наблюдений.
- Наблюдения наносятся на поверхность для определения областей возможного фенотипического пространства.
-
Приложения в геномике
- Современные вычислительные мощности и легкость секвенирования позволяют моделировать и исследовать эволюционные ландшафты.
- Пример: исследование эволюции иммунной системы человека.
-
Примеры исследований
- Исследование эволюции NOD-подобных рецепторов у человека.
- Исследование влияния синонимичных замен на эволюционный ландшафт белка.