Månedens forskning - Tilbake til fortiden: undersøkelser av historisk populasjonsstørrelse

Theo Meuwissen

En kombinasjon av stadig større tilgang på genetiske markører og statistiske modeller for hvordan disse nedarves fra generasjon til generasjon, gjør det mulig å beregne hvor mange individer som har vært involvert i populasjonen.

Månedens forskning - Tilbake til fortiden: undersøkelser av historisk populasjonsstørrelse Foto: Liv Lønne Dille

Ved å studere mønstrene disse markørene nedarves i kan vi finne ut størrelsen på populasjonen hvor disse markørene har oppstått en gang i fortiden. Hvor mange generasjoner vi kan skue tilbake på er avhengig hvor nær hverandre markørene ligger på kromosomene. Med tilgang på en stort antall genetiske markører er det mulig å studere populasjonsstørrelsen på et hvilket som helst tidspunkt i fortiden.

Genetiske markører kan betraktes som merkelapper på kromosomene våre: de representerer områder av kromosomet som kan identifiseres med molekylærgenetiske metoder. Disse markørene viser ofte variasjon mellom individer, noe som forklarer hvorfor de f.eks blir benyttet for å identifisere personer i kriminalsaker. Disse merkelappene (markørene) brukes også i genetiske studier for å identifisere gener som påvirker forskjellige egenskaper hos dyr og mennesker. Her har vi utviklet en metode for å anvende slike markører til å estimere antallet individer in populasjonen hvor markørene (mutasjonene) en gang oppstod.

For å studere populasjonsstørrelse observerer vi hvor ofte alleler i 2 markører som ligger ved siden av hverandre på et kromosom opptrer sammen eller ikke. Markører som ligger etter hverandre, danner en sekvens med merkelapper, som kalles en haplotype. Hvis for eksempel en okse har haplotype ’11’, hvor begge markørene bærer allel 1, vil avkommet også bære denne haplotypen, og haplotypen ’11’ vil forekomme oftere enn forventet hvis de to markørene var uavhengige av hverandre. Denne ikke-uavhengige koblingen mellom markører kalles koblingsulikevekt. Hvis det finnes mange andre avkom, vil effekten av noen få avkom med haplotype ’11’ ha liten innflytelse på koblingsulikevekten i populasjonen. Ved å studere koblingsulikevekt i en populasjon, kan vi dermed studere den totale størrelsen av populasjonen.

Månedens forskning - Tilbake til fortiden: undersøkelser av historisk populasjonsstørrelse

Sammen med forskere fra Melbourne universitetet i Australia, har en ved IHA utviklet en statistisk modell som beskriver koblingsulikevekten, hvordan den bygges opp av okser og kyr med ulike haplotyper og brytes ned ved rekombinasjon hver gang en ny generasjon genereres. Hvis et rekombinasjonsbrudd oppstår mellom to markører, vil ’11’ haplotypen bli brutt og dermed ikke videreført til neste generasjon. Slike rekombinasjonsbrudd forekommer sjelden mellom markører som ligger fysisk nær hverandre på kromosomet. På den måten vil det ta lengre tid å bryte ned koblingsulikevekten mellom markører som ligger nær hverandre, og dette vil fortelle oss noe om populasjonsstørrelsen langt tilbake i tid. Ved å studere koblingsulikevekt mellom markører som har forskjellig avstand seg imellom, kan vi studere populasjonsstørrelsen på ulike tidspunkt i fortiden. Markører som ligger nær hverandre på kromosomet brukes derfor for å se langt tilbake i tid.

Hvor langt tilbake i tid vi kan se er dermed avhengig av tettheten på de markørene som vi har tilgjengelig. Hos mennesker, hvor basesammensetningen (sekvensen) av hele genomet er kjent, kan vi velge markører som ligger så tett som vi måtte ønske. Norge og IHA/CIGENE er involvert i sekvenseringen av genomet hos storfe, svin og laks. Dette arbeidet er kommet lengst på storfe, og hele kuas genomsekvens vil trolig bli tilgjengelig i løpet av 2007.

Datasimulering ble brukt til å generere et datasett for å teste ut den statistiske modellen. Hundre populasjoner bestående av 1000 individer med 20 tett koblede markører ble generert. Figuren viser et histogram over estimatene av populasjonsstørrelse. Estimatene var i gjennomsnitt nær 1000, men viste stor variasjon fra populasjon til populasjon. Dette viser at en trenger mer enn 20 markører for å kunne beregne populasjonsstørrelsen nøyaktig. Heldigvis vil ikke dette by på praktiske problemer etter hvert som genomsekvensen vil bli tilgjengelig for flere dyreslag.


Oppdatert: 12.10.06
Utskriftsvennlig versjon : Arkiv : Tips en venn