Canalisation (genetics)

publicerat den

Assessment | Biopsychology | Comparative |Cognitive | Developmental | Language | Individual differences |Personality | Philosophy | Social |
Methods | Statistics |Clinical | Educational | Industrial |Professional items |World psychology |

Biological:Beteendegenetik * evolutionär psykologi * neuroanatomi * neurokemi * neuroendokrinologi * neurovetenskap * psykoneuroimmunologi * fysiologisk psykologi * psykofarmakologi(Index, kontur)

Reaktionsnormer för två genotyper. Genotyp B visar en starkt bimodal fördelning som indikerar differentiering i distinkta fenotyper. Varje fenotyp buffras mot miljövariation – den kanaliseras.

kanalisering (eller kanalisering) är ett mått på förmågan hos en population att producera samma fenotyp oavsett variabilitet i dess miljö eller genotyp. Med andra ord betyder det robusthet. Termen kanalisering myntades av C. H. Waddington, som använde ordet för att fånga det faktum att ”utvecklingsreaktioner, som de förekommer i organismer som underkastas naturligt urval…är justerade för att åstadkomma ett bestämt slutresultat oavsett mindre variationer i förhållandena under reaktionens gång”. Han använde detta ord snarare än robusthet för att ta hänsyn till att biologiska system inte är robusta på samma sätt som till exempel konstruerade system.

biologisk robusthet eller kanalisering uppstår när utvecklingsvägar formas av evolutionen. Waddington introducerade det epigenetiska landskapet, där en organisms tillstånd rullar ”nedförsbacke” under utvecklingen. I denna metafor illustreras ett kanaliserat drag som en dal omgiven av höga åsar, som säkert styr fenotypen till dess ”öde”. Waddington hävdade att kanaler bildas i det epigenetiska landskapet under evolutionen, och att denna heuristik är användbar för att förstå de unika egenskaperna hos biologisk robusthet.

genetisk assimilering

Waddington använde begreppet kanalisering för att förklara sina experiment på genetisk assimilering. I dessa experiment utsatte han Drosophila puppar för värmechock. Denna miljöstörning orsakade vissa flugor att utveckla en crossveinless fenotyp. Han valde sedan för crossveinless. Så småningom uppträdde den crossveinless fenotypen även utan värmechock. Genom denna process av genetisk assimilering hade en miljöinducerad fenotyp blivit ärvt. Waddington förklarade detta som bildandet av en ny kanal i det epigenetiska landskapet.

det är emellertid möjligt att förklara denna observation av genetisk assimilering med endast kvantitativ genetik och en tröskelmodell, utan hänvisning till begreppet kanalisering. Teoretiska modeller som innehåller en komplex genotyp-fenotypkarta har dock funnit bevis för utvecklingen av fenotypisk robusthet som bidrar till genetisk assimilering, även när valet endast är för utvecklingsstabilitet och inte för en viss fenotyp, och så gäller inte de kvantitativa genetikmodellerna. Dessa studier tyder på att kanaliseringsheuristiken fortfarande kan vara användbar, utöver det enklare begreppet robusthet.

Kongruenshypotes

varken kanalisering eller robusthet är enkla kvantiteter att kvantifiera: det är alltid nödvändigt att specificera vilket drag som är kanaliserat / robust mot vilka störningar. Till exempel kan störningar komma antingen från miljön eller från mutationer. Det har föreslagits att olika störningar har kongruenta effekter på utveckling som äger rum i ett epigenetiskt landskap. Detta kan dock bero på den molekylära mekanismen som är ansvarig för robusthet och vara annorlunda i olika fall.

evolutionär kapacitans

kanaliseringsmetaforen antyder att fenotyper är mycket robusta för små störningar, för vilka utveckling inte lämnar kanalen och snabbt återvänder tillbaka, med liten effekt på det slutliga resultatet av utvecklingen. Men störningar vars storlek överstiger ett visst tröskelvärde kommer att bryta ut ur kanalen och flytta utvecklingsprocessen till okänt territorium. Stark robusthet upp till en gräns, med liten robusthet bortom, är ett mönster som kan öka utvecklingen i en fluktuerande miljö. Genetisk kanalisering kan möjliggöra evolutionär kapacitans, där genetisk mångfald utanför kanalen ackumuleras i en befolkning över tid, skyddad från naturligt urval eftersom det normalt inte påverkar fenotyper. Denna dolda mångfald kan sedan släppas ut av extrema förändringar i miljön eller genom molekylära omkopplare, vilket frigör tidigare kryptisk genetisk variation som sedan kan bidra till en snabb utveckling av evolutionen.

Se även

  • utvecklingsbiologi
  • utvecklingsbrus
  • utvecklingssystemteori
  • evolutionär utvecklingsbiologi
  • evolutionär kapacitans
  • Utvecklingbarhet
  • genreglerande nätverk
  • fenotypisk plasticitet
  • systembiologi
  1. Waddington CH (1942). Kanalisering av utveckling och arv av förvärvade tecken. Natur 150 (3811): 563-565.
  2. Waddington CH (1957). Strategin för generna, George Allen & Unwin.
  3. Waddington CH (1953). Genetisk assimilering av en förvärvad karaktär. Evolution 7 (2): 118-126.
  4. Stern C (1958). Urval för subthreshold skillnader och ursprunget till pseudoexogena anpassningar. Amerikansk Naturforskare 92 (866): 313-316.
  5. Bateman KG (1959). Den genetiska assimileringen av dumpy fenokopi. Amerikansk Naturforskare 56: 341-351.
  6. Scharloo W (1991). Kanalisering-genetiska och utvecklingsaspekter. Årliga recensioner i ekologi och systematik 22: 65-93.
  7. Falconer DS, Mackay TFC (1996). Introduktion till kvantitativ genetik, 309-310.
  8. Siegal ML, Bergman A (2002). Waddingtons kanalisering revisited: Utvecklingsstabilitet och evolution. Förfaranden för National Academy of Sciences i Amerikas förenta stater 99 (16): 10528-10532.
  9. Masel J (2004). Genetisk assimilering kan ske i avsaknad av urval för den assimilerande fenotypen, vilket tyder på en roll för kanaliseringsheuristiken. Journal of Evolutionary Biology 17 (5): 1106-1110.
  10. Meiklejohn CD, Hartl DL (2002). Ett enda sätt att kanalisera. Trender i Ekologi & Evolution 17: e9035.
  11. Ancel LW, Fontana W (2000). Plasticitet, utveckling och modularitet i RNA. Tidskrift för experimentell zoologi 288 (3): 242-283.
  12. sz Obbl Obbi GJ, den Obbignyi I (2009). Kongruent utveckling av genetisk och miljömässig robusthet i mikro-RNA. Molekylärbiologi & Evolution 26 (4): 867-874.
  13. Wagner GP, monter g Bagheri-Chaichian H (1997). En populationsgenetisk teori om kanalisering. Evolution 51 (2): 329-347.
  14. Lehner B (2010). Gener ger liknande robusthet till miljö -, stokastiska och genetiska störningar i jäst. PLoS EN 5 (2): 468-473.
  15. Masel J Siegal ML (2009). Robusthet: mekanismer och konsekvenser. Trender inom genetik 25 (9): 395-403.
  16. Eshel, I. Matessi, C. (1998). Kanalisering, genetisk assimilering och preadaptation: en kvantitativ genetisk modell. Genetik 4: 2119-2133.


utvecklingen av fenotyp

nyckelbegrepp: Genotyp-fenotyp distinktion | normer för reaktion | gen-miljö interaktion | ärftlighet | kvantitativ genetik

genetisk arkitektur: Dominansförhållande | epistas | Polygen arv | Pleiotropi | plasticitet | kanalisering | Fitnesslandskap

icke-genetiska influenser: epigenetisk arv | epigenetik | maternell effekt | dubbel arvsteori

Utvecklingsarkitektur: segmentering | modularitet

utveckling av genetiska system: utveckling | mutation robusthet | utveckling av kön

inflytelserika figurer: C. H. Waddington | Richard Lewontin

Debates: Nature versus nurture

List of evolutionary biology topics

Basic topics in evolutionary biology (edit)
Processes of evolution: evidence – macroevolution – microevolution – speciation
Mechanisms: selection – genetic drift – gene flow – mutation – phenotypic plasticity
Modes: anagenes-catagenes-cladogenesis
historia: evolutionär tankehistoria-Charles Darwin-artens ursprung-modern evolutionär syntes
Subfields: populationsgenetik – ekologisk genetik – mänsklig evolution – Molekylär evolution – fylogenetik – Systematik – evo-devo
lista över evolutionärbiologiska ämnen | tidslinje för evolution | tidslinje för mänsklig evolution

den här sidan använder Creative Commons-licensierat innehåll från Wikipedia (visa författare).

Lämna ett svar

Din e-postadress kommer inte publiceras.