При сравнении коренных Американских и австралийских популяций они оказываются гомозиготны по разным генам. Как можно объяснить наблюдаемую закономерность

Кратко: такая закономерность объясняется независимой эволюцией двух изолированных популяций. В каждой популяции генетический дрейф и локальный отбор могут привести к фиксации разных аллей на разных локусах. В результате на одном гене популяция А окажется гомозиготна к примеру за аллель A, а на другом гене – популяция Б окажется гомозиготна за аллель a. Это обычная ситуация в рамках популяционной генетики и не противоречит тому, что внутри популяции может быть разная степень гомозиготности по разным локусам. Разбор по пунктам 1) Что значит "гомозиготны по разным генам" - Гомозиготность по локу означает, что в данной популяции частоты двух аллей по этому локусу приводят к частоте нулевой гетерозиготы (например, все индивиды имеют AA или aa). - "Разные гены" здесь означает, что у одной популяции на первом локусе все нуклеотиды соответствуют аллели A (п1≈1), а на втором локусе — аллели B (п2≈0 или 1 по другой аллели). Другими словами, разные локусы могут быть фиксированы за разными аллелями, и эти фиксированные аллели могут различаться между популяциями. 2) Какие механизмы это вызывает - Генетический дрейф: в малых популяциях частоты аллей случайно колеблются и могут быстро фиксироваться к 1 или 0. - Основательская эффект и узкие популяции: если популяции были заложены небольшими группами особей, за время изоляции многие аллели могли исчезнуть или стать фиксированными по разным путям в разных направлениях. - Изоляция: отсутствие потока генов между популяциями позволяет дрейфу приводить к различной фиксации аллей. - Локальный отбор: разные среды и условия могут благоприятствовать разные аллели, что ускоряет фиксацию по конкретным локусам. 3) Простая числовая иллюстрация - Представим два локуса, A и B, по каждому по две аллели: A или a; B или b. - Популяция 1: по локусу A частота аллели A близка к 1 (п1 ≈ 1, q1 ≈ 0) — популяция гомозиготна AA. По локусу B частота аллели B близка к 0 (pB ≈ 0, qB ≈ 1) — популяция гомозиготна bb. - Популяция 2: по локусу A частота A близка к 0 (п1 ≈ 0, q1 ≈ 1) — гомозиготна aa. По локусу B частота B близка к 1 (pB ≈ 1, qB ≈ 0) — гомозиготна BB. - В результате обе популяции гомозиготны, но по разным генам: в популяции 1 доминирует AA и bb, в популяции 2 — aa и BB. - В реальной жизни таких зафиксированных различий по тысячам локусов может быть достаточно, чтобы население легко различалось по генетическому профилю. 4) Как это связано с наблюдаемой картиной - Ожидаемая картина: внутри каждой популяции низкая или умеренная гомозиготность по отдельным локулам (зависит от истории, размера популяции, недавних браков и т. д.), но между популяциями на многих локусах аллели фиксируются по-разному. - Это приводит к высокой дифференциации между популяциями по спорным локулам (в терминах популяционной генетики это высокий Fst по этим локусам). - Объяснение не требует наличия какой-то общей адаптации к одному и тому же фактору; достаточно изоляции и дрейфа, чтобы разные аллели стали фиксированными в разных местах. 5) Дополнитель нюансы - Не все локусы будут фиксированы; многие останутся полиморфными. Разделение между популяциями выражается в сумме различий по большому числу локусов. - В реальной человеческой истории коренные американские и австралийские популяции прошли через длительный период изоляции и долю малого эффективного размера, что усилило эффект дрейфа и локального отбора. - Для количественного описания различий используют Fst. Значения Fst близкие к 0 означают слабое разделение, значения ближе к 1 — сильное разделение по данным локусам. - Факторы, которые усиливают различия между популяциями: повторяющиеся волны миграций, серия bottlenecks, культурные или географические барьеры, разные режимы отбора в разных экологических нишах. 6) Как ответить на экзамене (кратко) - Причина: изоляция и дрейф приводят к фиксации разных аллей в разных популяциях; локальный отбор может дополнительно ускорять фиксацию по отдельным локусам. - Итог: в одной популяции люди гомозиготны по ряду генов за одну аллель, в другой — за противоположные аллели на тех же или других генах. Это не противоречит тому, что внутри-population гомозиготность может быть нулевой или низкой там же, но различной между популяциями по разным локусам. Если нужно, могу привести более конкретные примеры с числовыми расчетами по одному или двум локусам, или обсудить, как это выглядит в данных по людям (примерные диапазоны Fst между континентальными популяциями).