مسافة جينية

مؤشر التثبيت

• انظر كذلك
• معامل الارتباط
• قرابة العصب
• اختلافات جينية بشرية
• علم الوراثة العرقي
• تواتر الأليل

علاوةً على ذلك، من أحد مقاييس المسافة الجينية الشائعة مؤشر التثبيت (FST) الذي تتراوح قيمته من 0 إلى 1. تشير القيمة 0 إلى مجموعتين متطابقتين تمامًا من ناحية جينية (التنوع الجيني بين المجموعتين قليل أو معدوم) بينما تعبر القيمة 1 عن مجموعتين متباينتين جينيًا (أقصى حد من التنوع الجيني بين المجموعتين). تتسم المجموعات الكبيرة التي يهاجر إليها الكثير من الأفراد بتمايز جيني ضعيف، بينما تتسم المجموعات الصغيرة التي يهاجر إليها عدد ضئيل بتمايز جيني مرتفع. يتميز المؤشر FST بأنه مقياس مناسب لهذا النوع من التمايز، ولذا فمؤشر التثبيت والإحصاءات المتعلقة به من أحد أكثر الطرق الإحصائية الوصفية شيوعًا في علم الجينات التطوري وعلم الوراثة السكانية. يرتبط FST ارتباطًا مباشرًا بالتباين الإحصائي في تواتر الأليلات في المجموعات ودرجة التشابه بين الأفراد والمجموعة ككل. تعني قيم FST الصغيرة أن تواترات الأليلات داخل كل مجموعة متشابهة للغاية؛ بينما تعني القيم الكبيرة أن تواترات الأليلات متباينة للغاية.

تعريف رينولدز ووير وكوكرهام

من جانب آخر، نشر جون رينولدز وبروس وير وكلارك كوكرهام هذا المقياس عام 1983. يفترض هذا المقياس أن التمايز الجيني يحدث نتيجة الانحراف الوراثي فقط دون الطفرات الجينية. يعتمد هذا المقياس على تقدير معامل السلف المشترك Θ الذي يقيس مقدار التباعد الجيني بالصيغة الآتية:

مسافة ني الجينية الدنيا 1973

وعلى صعيد آخر، يفترض هذا المقياس أن الاختلافات الجينية تنشأ بسبب الطفرات والانحراف الجيني.

مسافة روجر 1972

تعريف كافالي-سفورتسا

يفضل بعض المؤلفين إزالة العامل على حساب تعديل مقياس الطول.

من جانب آخر، نشر لويجي لوكا كافالي-سفورتسا وأنثوني إدواردز هذا التعريف عام 1967، وهو يفترض أن الاختلافات الجينية تنشأ بسبب الانحراف الوراثي فقط. ومن أهم مزايا هذا المقياس هو أنه يمثل المجموعات في صورة كرة فائقة رباعية الأبعاد، ومقياسها وحدة طول واحدة لكل استبدال جيني. وتعبر الصيغة الآتية عن طول القوس في الكرة الفائقة:

الأساس البيولوجي

إضافةً إلى ذلك، يقع كل جين في جينوم الكائن الحي في مكان محدد يُدعى موقع الجين. تفضي الاختلافات الأليلية في تلك المواقع إلى تغيرات في أنماط الأنواع الظاهرية (مثل لون الشعر والعين). ورغم ذلك لا تؤثر أغلب الأليلات تأثيرًا ملحوظًا في النمط الظاهري. ففي المجموعة الواحدة إما أن تتلاشى الأليلات الناتجة عن الطفرات الوراثية أو أن تسود في المجموعة بأكملها. وعندما تنشق المجموعة إلى عدة مجموعات منفردة (إما بسبب العوامل الجغرافية أو البيئية) تسود الطفرات التي تحدث فيما بعد في مجموعة فرعية واحدة فقط. تُعرف تلك العملية بالانحراف الوراثي. يمكن تقدير النقطة الزمنية التي انشقت فيها تلك المجموعات عن طريق دراسة الاختلافات في تواتر الأليلات وحساب المسافة الجينية.

المقاييس

وفي هذا السياق، ثمة الكثير من المقاييس الإحصائية المختلفة لقياس المسافة الجينية، ويُعزى سبب الاختلاف إلى اعتماد المؤلفين على نماذج تطورية مختلفة. ومن أكثر مقاييس المسافة الجينية شيوعًا مقياس ني، ومقياس كافالي-سفورتسا وإدوارد، ومقياس رينولدز ووير وكوكرهام، وجميعها واردة أدناه.

وعلى صعيد آخر، يعبر الرمزان X وY في جميع الصيغ الواردة أدناه عن مجموعتين مختلفتين من الكائنات الحية، وL هو موقع الجينات المدروسة، حيث Xu تمثل الأليل رقم u في موقع الجين رقم l.

مسافة ني DA 1983

علاوةً على ذلك، يفترض هذا المقياس أن الاختلافات الجينية سببها الطفرات والانحراف الوراثي، وهو معروف بكفاءته في إنشاء الأشجار الوراثية بنتائج أجدر بالثقة من المقاييس الأخرى، لا سيما فيما يتعلق ببيانات التكرارات المترادفة القصيرة في الدنا.

مقاييس أخرى

وعلى صعيد آخر، ثمة الكثير من المقاييس الأخرى المقترحة التي حظيت بدرجات متفاوتة من النجاح.

تعريف ني للمسافة الجينية

ومن هذا المنطلق يمكن صياغة تعريف ني للمسافة الجينية كالآتي:

ومن ناحية أخرى، في عام 1972 نشر ماساتوشي ني ما عُرف لاحقًا بتعريف ني للمسافة الجينية. يتميز هذا التعريف بإنه إذا كان معدل التغير الجيني (استبدال الحمض الأميني) ثابتًا لكل عام أو جيل فإن المسافة الجينية (D) تزداد بالتناسب مع زمن التباعد. يفترض هذا المقياس أن التغيرات الجينية سببها الطفرات والانحراف الوراثي:

حيث L هو العدد الكلي للمواقع الكروموسومية المدروسة.

ومن ناحية أخرى، يمكن التعبير عن تلك المسافة كذلك بدلالة المتوسط الحسابي للوحدة الجينية. دعنا نفترض أن jx هو احتمال أن يمتلك فردين من المجموعة X نفس الأليل في موقع كروموسومي معين، وjY هو الاحتمال المناظر بالنسبة للمجموعة Y. دعنا نفترض كذلك أن JX وJY وJXY هي المتوسطات الحسابية للاحتمالات jx وjY وjXY على الترتيب. أي بعبارة أخرى:

المسافة الإقليدية

من جانب آخر، طُور هذا المقياس تحديدًا من أجل مؤشرات التكرارات المترادفة القصيرة، وهو يعتمد على نموذج الطفرات التدريجية.

حيث μx وμy هما متوسطات أحجام الأليلات في المجموعتين x وy.

مسافة غولدشتاين (1995)