En genética , cuando se establecen múltiples copias de una mutación beneficiosa y se fijan juntas, se denomina barrido suave. [1] [2] Dependiendo del origen de estas copias, las variantes ligadas pueden luego conservarse y surgir como estructuras de haplotipos en la población. Existen dos formas principales de barridos suaves:
Los barridos suaves pueden ocurrir tanto a partir de variaciones permanentes como de mutaciones beneficiosas que se repiten rápidamente. [4] [5] [6]
Un barrido selectivo ocurre cuando, debido a una fuerte selección natural positiva, los alelos beneficiosos pasan rápidamente a la fijación en una población y dan como resultado la reducción o eliminación de la variación entre los nucleótidos cercanos a ese alelo . [7] Un barrido selectivo puede ocurrir cuando un alelo raro o anteriormente ausente que mejora la aptitud del portador en relación con otros miembros de la población aumenta en frecuencia rápidamente debido a la selección natural. A medida que aumenta la frecuencia de dicho alelo beneficioso, las variantes genéticas que están presentes en el vecindario de ADN del alelo beneficioso también se volverán más frecuentes; este fenómeno se denomina autostop genético . [6] [8] Un barrido selectivo surge si los cambios rápidos dentro de la frecuencia de un alelo beneficioso, impulsados por la selección positiva , distorsionan la historia genealógica de las muestras de la región alrededor del locus seleccionado. Ahora se reconoce que no todos los barridos reducen la variación genética de la misma manera, sino que los barridos selectivos se pueden clasificar en tres categorías principales: [9]
Se puede explorar si se ha producido el barrido selectivo de varias maneras. Un método es medir el desequilibrio de ligamiento, es decir, si un haplotipo dado está sobrerrepresentado en la población. En una evolución neutral , la recombinación genética dará como resultado la reorganización de los diferentes alelos dentro de los haplotipos, y ningún haplotipo dominará la población. Sin embargo, durante un barrido selectivo, la selección de una variante genética seleccionada positivamente también dará como resultado el autostop de alelos vecinos y menos oportunidad de recombinación. Por lo tanto, la presencia de un fuerte desequilibrio de ligamiento podría indicar que ha habido un barrido selectivo y puede usarse para identificar sitios recientemente bajo selección. Se han realizado muchos análisis de barridos selectivos en humanos y otras especies utilizando una variedad de enfoques y suposiciones estadísticas. [9]
La principal diferencia entre los barridos selectivos suaves y duros radica en el número esperado de haplotipos diferentes que portan la mutación o mutaciones beneficiosas y, por lo tanto, en el número esperado de haplotipos que se unen a una frecuencia considerable durante el barrido selectivo y que permanecen en la población en el momento de la fijación. Esta diferencia clave da como resultado diferentes expectativas tanto en el espectro de frecuencia de sitio como en el desequilibrio de ligamiento y, en consecuencia, en las estadísticas de prueba frecuentes basadas en estas formas. [2] Si los barridos duros facilitan el rescate evolutivo , entonces solo un antepasado único es responsable de la propagación de las variantes ventajosas y, por lo tanto, la diversidad genética se eliminará de la población como consecuencia de la adaptación y el declive demográfico. Por otro lado, un barrido suave, en el que el alelo beneficioso se deriva independientemente en múltiples antepasados, mantendrá cierta diversidad ancestral que existía antes del cambio ambiental que inició los cambios de aptitud. [9] [7]
¿Hay alguna manera de separar los barridos suaves y duros ? Obviamente, solo los eventos adaptativos recientes dejan una señal medible (dura o suave). Las señales del espectro de frecuencia del sitio (como el exceso de alelos raros que es recogido por Tajima 1989 [10] ) usualmente se desvanecen en escalas de tiempo de ~ 0.1Ne generaciones, mientras que las señales basadas en desequilibrio de ligamiento o estadísticas de haplotipos solo duran ~ 0.01Ne generaciones. [11] [12] Para encontrarlo fácilmente, la selección debe ser fuerte (4NeSb≫100). Incluso entonces, los barridos suaves pueden ser difíciles de discriminar de la neutralidad si son 'super suaves', es decir, si hay numerosos orígenes independientes del alelo beneficioso, o si su frecuencia inicial en el SGV es alta. [13] [14] Para una interpretación fuerte de la selección versus la neutralidad, necesitamos una estadística de prueba con potencia alta confiable para barridos duros y suaves. Con base en los patrones descritos anteriormente, y como se exhibe, [12] [15] las pruebas basadas en el espectro de frecuencia del sitio (que buscan alelos derivados de baja o alta frecuencia) tienen baja potencia para revelar barridos suaves, mientras que las pruebas de haplotipo pueden detectar ambos tipos de barridos. [16] A diferencia de los barridos suaves de origen único (que siempre dejan una huella más débil), la capacidad para detectar barridos suaves de origen múltiple puede ser mayor que la capacidad para detectar barridos duros completados debido a la clara estructura del haplotipo justo en el sitio seleccionado. [12] Detectar barridos suaves con un solo origen es difícil. Peter, Huerta-Sanchez y Nielsen (2012) [13] y Schrider y Kern (2016) han desarrollado algunos estudios y pruebas basados en una combinación de estadísticas de resumen. [17] Ambas pruebas tienen una potencia confiable para encontrar barridos suaves para una selección robusta y una frecuencia inicial alta (5-20%) del alelo seleccionado. Además, los casos prácticos bien definidos suelen depender de otras indicaciones, como la huella: [18] por ejemplo, se reconoce una población de origen con el alelo seleccionado en el SGV (por ejemplo, espinosos marinos y de agua dulce, [19] o se identifica y la presión de selección muy reciente no deja suficiente tiempo para que el alelo aumente de una sola copia a la frecuencia observada hoy (por ejemplo, la adaptación de CCR5 al VIH en humanos). [20] En general, los barridos suaves con múltiples orígenes tienen mejores posibilidades de ser detectados. [12] [16]