遗传多样性的影响因素

星号的数量与可能相关因素的重要性成正比

选择性中性遗传过程

Mutational bias **

突变偏差指的是基因组中的突变事件不是随机的，而是倾向于在某些地方发生或产生某些类型的突变。这些偏好性突变可能会对遗传多样性产生重要影响，因为它们可以导致一些基因组区域更容易发生变异，而其他区域则更少。

例如：

CpG islands

CpG岛是一些基因组区域，其中一些连续的胞嘧啶（C）和鸟嘌呤（G）排列在一起。这些区域在基因启动子和其他重要区域中很常见。CpG岛突变的偏好性意味着这些区域更容易发生变异，这可能会导致某些群体在这些基因区域中具有更大的多样性。然而，CpG岛在基因组中并不是均匀分布的，因此，mutational bias可能导致一些区域更多地具有多样性，而其他区域则相对较少。

Tandem repeats

串联重复序列是基因组中的一种序列，其中短序列被连续地重复多次。这些序列通常被认为是变异率较高的区域，因为它们的长度和重复次数经常发生变化。然而，mutational bias可能导致某些串联重复序列更容易变异，而其他序列则不太容易变异。这可能会导致在某些群体中存在更多的串联重复序列变异类型，而其他群体则可能具有不同的变异类型。

总之，突变偏差可以对基因组中的不同区域产生不同的影响，从而导致不同的遗传多样性。

GC-biased gene conversion *

GC-biased gene conversion（gBGC）是一种与偏好性重组有关的现象，其中具有高GC含量的碱基（鸟嘌呤和胞嘧啶）更可能在基因组重组过程中被选择性地保留或转化为同一等位基因。这种现象可能导致某些等位基因更常见（基因型频率的偏移或连锁不平衡的增强），从而影响遗传多样性。

例如：

MHC基因

MHC（主要组织相容性）基因编码一组重要的免疫系统分子，其中包括人类和其他物种中的MHC-I和MHC-II分子。这些基因在不同群体中具有很高的多态性，其中一些多态性可以追溯到重组事件和gBGC的影响。研究表明，gBGC可能是导致MHC基因区域多样性不均的主要因素之一。在人类中，MHC区域中的高GC含量区域在基因组重组过程中更容易保留，这导致这些区域中的等位基因更常见。

鱼类基因组

在鱼类中，gBGC可能是导致基因组多样性差异的主要因素之一。鱼类基因组通常具有高水平的GC含量和多样性，其中一些多样性可以追溯到gBGC的影响。例如，在斑马鱼（Danio rerio）中，gBGC事件在染色体上的高GC含量区域中更频繁发生。这导致这些区域中的等位基因更多样化，并且在不同鱼群体中的频率存在差异。

Rhesus血型

Rhesus血型是一种基于红细胞表面的蛋白质D抗原的血型系统。在人类中，Rhesus血型由RHD和RHCE基因控制。这些基因在不同群体中具有不同的等位基因，导致不同血型之间的频率存在差异。研究表明，gBGC是导致不同等位基因频率不平衡的主要原因之一。例如，在欧洲群体中，RHD基因的重组中发生的gBGC事件导致一种称为DVa的等位基因，它比其他等位基因更常见。

雄性决定系统

在许多物种中，雄性和雌性有不同的染色体组成，这被称为雄性决定系统。在某些雄性决定系统中，如鸟类和爬行动物，两种性别的染色体具有不同的重组率和基因密度。这种差异可能导致gBGC现象发生，导致雄性和雌性染色体上不同等位基因的频率发生变化。例如，鸟类中的ZW系统中，gBGC经常发生在W染色体上，这可能导致W染色体上的一些等位基因更容易在整个种群中保留或扩散，而其他等位基因则更容易丧失或消失。

gBGC可以在基因组重组过程中导致等位基因频率不平衡，从而影响遗传多样性。在不同物种和基因组区域中，gBGC可能具有不同的影响，因此需要更多的研究来进一步理解其作用。

A negative relation between mutation rate and population size *

A negative relation between mutation rate and population size（MRNP）是指当一个种群的大小减少时，个体之间的基因重组率减少，但突变率却相对增加。这种现象可能导致基因组的多样性下降，并影响遗传多样性。

例如：

缅因州黑熊

缅因州黑熊（Ursus americanus）生活在美国缅因州的一个孤立的种群中，该种群的数量仅为50只熊左右。该种群的熊个体之间的基因重组率已经下降，但是由于突变率相对增加，该种群的遗传多样性仍然很高。具体而言，研究发现缅因州黑熊种群中的突变频率是其他黑熊种群的2-3倍，但是由于遗传漂变的作用，缅因州黑熊种群的等位基因数目并没有显著下降，这表明该种群的多样性并没有受到太大的影响。

MRNP可能会导致基因组的多样性下降，并影响遗传多样性。然而，具体的影响可能因物种、种群大小以及其他因素而异。在一些情况下，由于遗传漂变的作用，种群的遗传多样性仍然可以保持相对稳定。

群体历史

Skewed distributions of offspring numbers **

SDON是指一部分个体比其他个体更有可能产生更多的后代，从而导致后代数目的分布出现偏斜。这种现象可能导致一些等位基因更常见，从而影响遗传多样性。

例如：

非洲鸵鸟

非洲鸵鸟是一种生活在撒哈拉沙漠和撒哈拉以南非洲的大型鸟类，其个体之间的繁殖成功率存在很大的差异。研究表明，一些鹰嘴鸵的雌鸟比其他雌鸟更容易成功孵化卵并产下更多的后代。由于这种偏斜的繁殖成功率，某些鹰嘴鸵等位基因更常见，从而影响了其遗传多样性。

具体而言，研究发现种群中的线粒体DNA遗传多样性很低，其中只有两种基因型占据了种群的大部分。进一步分析表明，这种遗传多样性的降低可能是由于一些雌鸟比其他雌鸟更容易成功孵化卵并产下更多的后代，从而导致某些等位基因更常见。

SDON可能会导致一些等位基因更常见，从而影响遗传多样性。在不同物种和种群中，这种影响可能因具体情况而异。

Metapopulation processes (extinction and recolonization of local populations) *

MP是指由于局部灭绝和重新定居等过程，导致物种在空间上形成多个子种群的现象。这种现象可能会影响遗传多样性，因为不同的子种群可能会遭受不同的选择压力和突变率，从而产生不同的遗传多样性。

例如：

草原雕

草原雕（Aquila nipalensis）是一种生活在南亚、东南亚和中国的猛禽，其种群数量已经大幅度减少。研究发现，由于人类活动和栖息地破坏等因素，草原雕的栖息地逐渐分割成了多个小型亚群。这些亚群的遗传多样性存在很大差异，部分亚群的等位基因丧失了，导致了遗传多样性的下降。

具体而言，研究人员分析了草原雕全球多个种群的DNA序列，发现这些种群的遗传多样性存在显著差异。其中，一些小型子种群的等位基因多样性很低，甚至出现了等位基因丧失的现象。这可能是由于这些亚群在过去曾经经历过局部灭绝和重新拓殖等，导致一些等位基因丧失。相比之下，一些大型亚群的遗传多样性相对较高，因为它们可能经历了更少的局部灭绝和重新拓殖。

MP可能会影响物种的遗传多样性。在不同的亚群中，不同的选择压力和突变率可能导致不同的遗传多样性。因此，保护物种的多样性需要考虑到其在空间上形成的亚群结构和遗传特征。

Population size changes ***

种群大小的变化可能会对遗传多样性产生影响。例如：

遗传漂变

遗传漂变是指由于随机事件导致的等位基因频率的变化。在小型种群中，由于遗传漂变的影响更加明显，因此等位基因频率更容易发生突变。这意味着小型种群中的遗传多样性更容易受到影响，可能会导致等位基因丧失。

基因流动

基因流动是指由于个体移动导致的等位基因频率的变化。当种群大小减小时，基因流动的程度也可能减小。这可能会导致不同子种群之间的遗传差异增加，从而增加总体的遗传多样性。

自然选择

种群大小的变化也可能会影响自然选择的效应。在小型种群中，自然选择的效应更加明显，可能会导致某些等位基因被选择，从而导致遗传多样性的下降。相反，大型种群中自然选择的效应相对较小，可能会导致更多的等位基因得以保存，从而增加遗传多样性。

遗传隔离

当种群分化成多个小型种群时，这些小型种群可能会形成遗传隔离。这意味着不同子种群中的等位基因频率可能会发生差异，从而增加遗传多样性。

综上所述，种群大小的变化可能会对遗传多样性产生影响。小种群可能会面临遗传漂变和自然选择等问题，导致遗传多样性的下降。但是，小型种群也可能会形成遗传隔离，从而降低遗传多样性。

选择

Weak selection on silent sites *

什么是silent sites

Silent sites（沉默位点）是指在DNA或RNA序列中，由于密码子的退化性质，一个突变会在不改变蛋白质氨基酸序列的情况下发生的核苷酸位点。也就是说，沉默位点的突变不会改变蛋白质的功能和结构。这种突变通常不会被选择所影响，因为它不会改变蛋白质的生物学功能，也不会影响生物体的适应性。在分子进化方向，我们通常会使用沉默位点来进行种群遗传多样性和演化历史的分析，因为它们在演化过程中比较稳定，更容易被保留。

弱选择在沉默位点上的作用可能会对遗传多样性产生影响，比如说：

沉默位点的遗传多样性

沉默位点是指不会影响蛋白质序列的核苷酸位点。在这些位点上，突变不会改变蛋白质的氨基酸序列，因此这些位点的突变可能更容易得到保留。如果选择对沉默位点的影响很小，那么这些位点的遗传多样性可能会增加。

保守性突变

保守性突变是指在不改变蛋白质氨基酸序列的前提下发生的突变。如果突变是保守性的，那么它对蛋白质的功能可能没有影响。在这种情况下，选择对这些突变的作用可能更加弱化。因此，保守性突变的遗传多样性可能会更容易得到保留。

突变速率

如果选择对沉默位点的作用很小，那么这些位点的突变速率可能会增加。这是因为突变通常是随机发生的，而且突变速率通常是相对稳定的。如果选择对突变的作用很小，那么在这些位点上可能会发生更多的突变，从而增加遗传多样性。

祖先多态性

在弱选择的情况下，沉默位点可能会保留更多的祖先多态性。这是因为突变在这些位点上可能更容易得到保留，因此不同等位基因的频率可能会更加均衡。这可能会增加总体的遗传多样性。

综上所述，沉默位点的遗传多样性可能会增加，保守性突变的遗传多样性可能更容易得到保留，突变速率可能会增加，祖先多态性可能会更加保留。但是这些影响可能会因物种而异，需要具体分析。

Background selection *

什么是Background selection

Background selection（背景选择）是指在自然选择过程中，由于有害突变的累积而导致周围的无害位点也被清除的过程。具体来说，如果有害变异在基因组中累积，这些变异可能会与周围的无害位点一起被淘汰。由于这些无害位点也会被选择去除，因此会导致遗传多样性的降低。

例如：

遗传漂变的减少

背景选择会导致无害变异被固定，从而减少了遗传漂变的机会。因此，遗传多样性可能会减少。

有效种群大小的减小

背景选择会降低无害变异的频率，从而减小了有效种群大小。有效种群大小是指与一组个体所对应的等效随机种群大小。有效种群大小越小，随机漂变对种群遗传变异的影响就越大，从而可能导致遗传多样性的降低。

基因组位置的影响

背景选择可能对基因组的不同位置产生不同的影响。一些位置可能会更容易被选择去除，而另一些位置可能会更容易被保留。因此，基因组不同位置的遗传多样性可能会出现差异。

其他因素的影响

背景选择可能会受到其他因素的影响，例如基因重组、突变速率、选择压力等。这些因素可能会改变背景选择的强度和效果，进而影响遗传多样性。

背景选择可能会对遗传多样性产生影响，包括遗传漂变的减少、有效种群大小的减小、基因组位置的影响等。

Recurrent selective sweeps **

什么是Recurrent selective sweeps

Recurrent selective sweeps（频繁的选择扫描）是指在一个群体中，同一区域内的不同有益变异在不同时间点上被选中的现象。这些选择扫描可能会导致一些有益变异在种群中频繁出现并被固定，而其他变异则被淘汰。这种现象可能会对遗传多样性产生影响。

例如：

有益突变的固定

由于频繁的选择扫描，有益变异在群体中可能会被频繁固定。这种固定可能会导致有益变异与周围的位点一起被固定，从而降低了遗传多样性。

遗传漂变的减少

有益变异的固定可能会导致遗传漂变的减少。因为当一个有益变异在种群中被固定时，它会占据这个位点并排除其他变异，从而减少了遗传漂变的机会。这可能会导致遗传多样性的降低。

选择压力的变化

频繁的选择扫描可能会导致选择压力的变化。如果有益变异在不同时间点上被选择，那么不同时间点上的选择压力可能会有所不同。这可能会导致不同变异的选择效果不同，从而对遗传多样性产生影响。

多样性的局限性

频繁的选择扫描可能会限制一些有益变异的出现。由于已经有其他有益变异在群体中被固定，因此其他(新的)有益变异的出现可能会受到限制。这可能会导致一些有益变异无法在种群中出现，从而降低了遗传多样性。