Ақпарат

Географиялық аймақтар субпопуляциялар/демелер ретінде

Географиялық аймақтар субпопуляциялар/демелер ретінде


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Мен ДНҚ штрих-кодтау үшін есептеу модельдеуін жасап жатырмын. Менің модельдеуімдегі параметрлердің бірі - мен $K$ деп белгілейтін субпопуляция/демдердің саны. ДНҚ штрих-кодтарын пайдаланатын зерттеулердің көпшілігі бір географиялық аймаққа бағытталған.

Менің сұрағым: бір географиялық аймақ бір субпопуляцияға/демаға баламалы деп болжауға бола ма?

Мысалы, Малави көлінің цихлидтеріне назар аударылса, Малави көлі бір субпопуляциядан/демнен тұрады деген қауіпсіз болжам бола ма?

Ақырында, мен көші-қон жылдамдығын өз симуляцияма қосқым келеді, бірақ оларды $F_{ST}$ бойынша нақты деректерсіз бағалау өте қиын.

Кез келген түсінік өте пайдалы болады және оны жылы қарсы алады.


ДНҚ штрих-кодтауын модельдеу үшін бір географиялық аймақ бір субпопуляцияға баламалы деп болжауға болады. Бір немесе екі нуклеотидтер бір жерде ерекшеленетін жағдайлар болғанымен, бұл сирек кездеседі және бұл бірнеше айырмашылықтар штрих-код деректерінің кез келген талдауында бәрібір біріктіріледі.


Сіздің сұрағыңызға жалпы мағынада жауап беру мүмкін емес. Иә, халықтың егжей-тегжейлі құрылымы маңызды болуы мүмкін. Бұл сіздің сұрағыңыздың қандай екеніне және қандай параметр кеңістігіне жауап беруге дайын екеніңізге байланысты, бірақ панмиксисті болжау шындыққа сәйкес келмеуі мүмкін.

$F_{ST}$ бойынша нақты деректер $m$ тасымалдау жылдамдығын бағалау үшін жеткіліксіз екенін ескеріңіз.

Сондай-ақ, көптеген модельдеу платформалары бұрыннан бар екенін және дөңгелекті қайта ойлап табудың қажеті болмайтынын ескеріңіз (Sequence evolution симуляция құралын қараңыз).


Қытайдағы Cryptosporidium parvum IId кіші түрінің популяция құрылымы және географиялық сегрегациясы

Фон: Cryptosporidium parvum бүкіл әлем бойынша зооноздық патоген болып табылады. Кең генетикалық әртүрлілік пен күрделі популяциялық құрылымдар C. parvum-да әртүрлі географиялық аймақтар мен иелерінде бар. Өнеркәсіптік дамыған елдердегі зооноздық C. parvum инфекцияларының көпшілігіне жауап беретін IIa қосалқы типті отбасынан айырмашылығы, IId Қытайдағы ауылшаруашылық жануарларында, кеміргіштер мен адамдарда басым субтипті отбасы ретінде анықталған. Осы уақытқа дейін Қытайдағы бұзаулардағы IId қосалқы типтерінің популяциялық генетикалық сипаттамалары анық емес.

Әдістері: Осы зерттеуде Қытайдың алты провинциясы мен аймағындағы сүтті және етті ірі қара малдарынан алынған 46 C. parvum изоляттары msc6-7, rpgr, msc6-5, dz-hrgp, chom3t, hsp70 қоса алғанда, сегіз генетикалық локустардың ретті талдауын қолдану арқылы сипатталды. , муцин1 және gp60. Олар gp60 генінде IIdA20G1 (n = 17), IIdA19G1 (n = 24) және IIdA15G1 (n = 5) қоса алғанда, үш IId қосалқы түріне жататын. Жасалған деректер DnaSP және LIAN көмегімен C. parvum популяциясының генетикалық құрылымдарына және STRUCTURE, RAxML, Arlequin, GENALEX және Network арқылы субпопуляциялық құрылымдарға талдау жасалды.

Нәтижелер: Он жеті мультилокус генотиптері анықталды. Байланыс теңгерімсіздігін талдау нәтижелері C. parvum IId популяциясында эпидемиялық генетикалық құрылымның болуын көрсетті. Әртүрлі географиялық аймақтардың оқшауланған жерлері жеке субпопуляциялар ретінде қарастырылған кезде, филогенездің максималды ықтималдылығы, жұптық генетикалық қашықтықты талдау, ішкі құрылымды талдау, негізгі компоненттерді талдау және желілік талдаулар Хэйлунцзян, Хэбэй және Шыңжаңдағы субпопуляциялардың географиялық бөлінуіне дәлел болды. Керісінше, Гуандун, Шанхай және Цзянсудан алынған изоляттар генетикалық тұрғыдан бір-біріне ұқсас болды.

Қорытындылар: Мультилокусты талдау деректері gp60 ретті талдауға қарағанда C. parvum генетикалық әртүрлілігін анықтады. Популяцияның эпидемиялық құрылымына қарамастан, Қытайдағы C. parvum субпопуляцияларында айқын географиялық сегрегация бар.

Түйін сөздер: Сиыр Қытай Cryptosporidium parvum эпидемиялық географиялық сегрегация.


Тибет қойларында биік тауға бейімделудің және географиялық таралуының генетикалық белгілері

Тропиктік және субтропиктік аймақтарға арналған қой өсіру бағдарламаларының көпшілігі қоршаған ортаның бейімделу қасиеттерінің әсерін ескеруі керек. Дегенмен, бейімделу реакцияларын басқаратын көптеген биологиялық процестерді реттейтін генетикалық механизм түсініксіз болып қала береді. Бұл зерттеуде біз F-тің 1% жоғарғы мәндерін біріктіру арқылы таңдаулы сыпырып талдауын қолдандықст және 636 байырғы тибет қой тұқымындағы биіктік және географиялық субпопуляциялар (APS) бойынша ZHp. Нәтижелер F-ге қатысты қабаттасатын геномдық аймақтарда 37 ген анықталғанын көрсетедіст APS-пен айтарлықтай байланысты. 37 геннің ішінен 13, 23 және 27 хромосомалардағы (chr.) 8, 3 және 6 гендер сәйкесінше ZHp 1% жоғары мәндері бар геномдық аймақтарда анықталғанын анықтадық. Біз одан әрі APS-те chr.27 (X хромосома) 6 генінің INDEL вариациясын Капра, Пантолопс және Бос Таурустағы 6 геннің сәйкес ортологтарымен бірге талдадық. Біз INDEL HAG1 генінің 5'UTR аймағында орналасқанын анықтадық. HAG1 бұл INDEL qPCR арқылы одан әрі расталған APS вариациясымен қатты байланысты болды. HAG1 "C-INDEL" тасығыштары бар қой тұқымдары HAG1 "CA-INDEL" тасымалдаушыларына қарағанда дене салмағы, ығысу мөлшері, корпускулярлық гемоглобин және глобулин деңгейлері айтарлықтай жоғары, бірақ дене бойы төменірек. HAG1 генінің «C-INDEL» вариациясы Тибет таулы аймақтарында гипоксияға жақсы төзімділік береді және осы популяциядағы географиялық таралуын жақсы түсіндіреді деген қорытындыға келдік. Бұл нәтижелер тибет қой популяцияларының биіктікке және географиялық бейімделуіне бейімделу реакцияларын түсінуімізге ықпал етеді және Цинхай-Тибет үстіртінде туған тибет қойларын болашақта сақтау бағдарламаларын басқаруға көмектеседі.

Мүдделер қақтығысы туралы мәлімдеме

Авторлар бәсекелес мүдделер туралы мәлімдемейді.

Фигуралар

SNP талдауы және популяция құрылымы…

Тибет қойының 15 байырғы популяциясы үшін SNP талдауы және популяция құрылымы. A: таратушы…

Манхэттен талдауы және кандидат гендер…

Манхэттенді талдау және кандидат гендерін зерттеу. A-B: Манхэттен сюжеті Ф ст құндылықтар…

6… үшін ген INDEL талдауы

6 кандидат үшін гендік INDEL талдауы қабаттастырылған геномдық гетерсомалардағы бір-біріне сәйкес келетін ...

Тізбекті туралау бойынша салыстыру және…

Тізбекті туралау және өрнек үлгісі бойынша салыстыру HAG1 және CSDE1 . A:…

Морфологиялық және физиологиялық салыстыру...

Тибет қойының 4 популяциясының 15 популяциясының морфологиялық және физиологиялық белгілерін салыстыру.


Гипотезаны ұсыну

Тасымалдаушы субпопуляциясы (CASP) гипотезасы

Біз эукариоттық популяциялардың көпшілігіне дыбыссыздандыру механизмдерімен толығымен басылмайтын, әртүрлі белсенді ТЭ (бастапқы гендер) тасымалдайтын адамдар кіреді деп есептейміз. Тығыздаудан аман қалған белсенді ТЭ олардың мозаикалық құрылымы (мысалы, жаңа SINE элементтері) немесе реттілік дивергенциясы бойынша ерекше болуы мүмкін. Біз сондай-ақ қайталанатын отбасылардың тіркелуі ең алдымен шағын популяцияларда генетикалық дрейф арқылы жүзеге асады және ТЭ-нің ауыстырылған көшірмелері бейтарап немесе аздап зиянды деп есептейміз. Кішігірім популяциялардағы еркін таңдау кезінде тіркелген ТЭ саны ең алдымен транспозиция жылдамдығымен және элементтер белсенді болған уақытпен анықталады [27-29].

1-суретте белсенді ТЭ пулы бар үлкен популяцияның кейбір белсенді ТЭ-лерді (1В, С, D-суреттер) мұра ететін немесе ешқайсысын (1А-сурет) иеленбейтін шағын субпопуляцияларға гипотетикалық бөлу схемалық түрде суреттелген. Тұқым қуалайтын белсенді элементтер, ең алдымен, шағын субпопуляциялардағы генетикалық дрейф арқылы бекітілуіне байланысты қайталанатын элементтердің жаңа отбасыларын жасай алады. Егер екі немесе одан да көп әртүрлі ТЭ түрлері шағын субпопуляцияда белсенді болса (1С-сурет), олар генетикалық дрейф арқылы параллель бекітуге байланысты ұқсас жастағы бірнеше отбасын тудыруы мүмкін.

Популяцияның субпопуляцияларға схемалық бөлінуі. Боялған шеңберлер белсенді ТЭ (бастапқы гендер) білдіреді.

Көптеген субпопуляциялар өздерінің метапопуляцияларымен генетикалық материалының миграциясы (гендік ағын) арқылы байланысты болып қалады және метапопуляциялардағы әртүрлі ТЭ отбасыларының таралуы бейтарап гендердің таралуына ұқсас генетикалық дрейф пен көші-қон арасындағы тепе-теңдікпен анықталуы мүмкін. [30]. Уақыт өте келе жоғары құрылымды метапопуляциялар субпопуляциялардағы жергілікті бекітуге байланысты әртүрлі ТЭ отбасыларының бірегей жиынтығын жинақтайды деп күтілуде, олар көбінесе жергілікті экологиялық қиындықтарға ұшырайды, содан кейін көші-қон [31-33]. Бұл әртүрлілік, сайып келгенде, аман қалған түрлердің геномдық ДНҚ-сында тіркелген әртүрлі тұқымдастар саны арқылы көрініс табады. Гипотеза жоғары бөлінген популяцияларда әртүрлі ТЭ-нің бірнеше отбасылары болады және керісінше. Әрбір отбасының мөлшері транспозиция жылдамдығымен оң корреляцияланады және әртүрлі субпопуляциялар арасындағы генетикалық ағынның жылдамдығымен теріс корреляцияланады деп күтілуде.

Тасымалдаушы субпопуляциялар және түрлердің шығу тегі

ТЭ-нің түрленуге ықтимал қатысуы Барбара МакКлинтоктың ([34] қаралған) үлестеріне және гибридті дисгенездің ашылуына негізделген сексенінші жылдардың басынан бері талқыланды. Бұл ерте гипотезалардың ортақ тізбегі ТЭ жарылыстары кейбір популяциялар арасындағы репродуктивті оқшаулануға ықпал етуі мүмкін, олар сайып келгенде жаңа түрлерге айнала алады. Алайда, уақыт өте келе бұл идеялардың жалпы тартымдылығы төмендеді, өйткені гибридті дисгенез ТЭ-нің жалпы қатысуын қолдау үшін жеткілікті түрде кең таралмауы мүмкін және олардың репродуктивті оқшаулауға қосқан үлесі түсініксіз болып қалды [37, 38]. Соған қарамастан, түраралық будандастыру және оның ТЭ белсендірудегі рөлі [39-42] туралы соңғы зерттеулер спецификалық классикалық идеяларға және ТЭ-нің қатысуына жаңа қызығушылық тудырады [43, 44]. Бөлінген популяциялардағы генетикалық дрейф арқылы ТЭ-нің барлық жерде күшейтілуі осы классикалық идеяларды жүзеге асыру үшін жаңа негізді қамтамасыз етуі мүмкін.

CASP гипотезасы популяцияның бөлінуі генетикалық дрейф арқылы қайталанатын отбасыларды бекітуді тудырады деп болжайды. Сондықтан жаңа қайталанатын тұқымдастар ТЭ түрлену процесіне ықпал ететініне қарамастан, шағын субпопуляциялардан жаңа түрдің шығуымен сәйкес келуі мүмкін. Сонымен қатар, әртүрлі субпопуляцияларда ТЭ жинақталуы, сайып келгенде, генетикалық әртараптандыруға байланысты репродуктивті оқшаулану ықтималдығын арттыра алатын транспозиция жылдамдығымен басқарылатын мутагендік әсерінің арқасында олардың «бөлінуіне» көмектесуі мүмкін. Мұндай механикалық сценарийлер сексенінші жылдардың басында зерттелген болатын [45], бірақ қайталанатын отбасыларды күшейтудегі генетикалық дрейфтің жалпы рөлі сол уақытта нақты танылған жоқ. Популяцияның бөлінуі және соның нәтижесінде жергілікті субпопуляциялардың әртараптануы сөзсіз тектік мутацияларды біріктіретін будандастырулардың кездейсоқ қалыптасуына және будандастыру кезінде енгізілген белсенді ТЭ-мен жасалған жаңалардың жинақталуына әкеледі. Осы тұрғыдан алғанда, жаңа түрдің пайда болуы оқиға емес, процесс болып табылады және ол әртүрлі субпопуляциялардың ТЭ-делдалдық әртараптандыруын қоса алғанда, көптеген факторларды [46] қамтуы мүмкін.

Егер ТЭ салыстырмалы түрде қысқа мерзімде көп балалы отбасыларға дейін кеңейіп, репродуктивті оқшаулану мүмкіндігін арттырса, ТЭ арқылы әртараптандыру өнімді түрленуді тудыруы мүмкін. Бәлкім, бірнеше субпопуляциялар үлкен мутациялардан аман қалуы мүмкін және мұндай белсенділік серпілісіне бірнеше белсенді ТЭ ғана жете алады. Сондықтан үлкен қайталанатын отбасылар ең белсенді ТЭ-нің аз санынан алынған болуы мүмкін, бұл «бас ген» гипотезасына сәйкес келеді [15]. Баяу репликацияланатын ТЭ түрленуге әсер ету ықтималдығы аз болуы мүмкін. Олар сондай-ақ аз жойғыш, сондықтан дыбысты өшіру механизмдерімен азырақ басылады. Сондықтан олар «транспозондық модель» ұсынған бірнеше белсенді көшірмелермен ұсынылуы ықтимал [47, 48].

Кез келген ұзақ уақыт ішінде оқшауланған субпопуляцияларға оңай бөлінбейтін популяциялар үшін ТЭ арқылы жылдам диверсификация эволюциялық маңызды болуы мүмкін. Жоғары дисперсті популяциялардың үлкен түрлерге тән қайталанатын тұқымдастары бар түрлерді шығару ықтималдығы аз. Сонымен қатар, әртүрлі субпопуляцияларды тиімді бөлуге ықпал ететін мутациялардың сыни массасы геном мөлшерімен оң корреляцияланады деп күтілуде. Жаңа түрлер пайда болған сайын және олардың популяциясы өсіп келе жатқанда, генетикалық дрейф арқылы жаңа ТЭ-ні бекіту жылдамдығы төмендеуі мүмкін. Оны кішігірім субпопуляциялар мен ТЭ жаңа тұқымдастарын шығаратын бөлімшелердің жаңа циклдарымен қайта жандандыруға болады.


Нәтижелер

Антибиотиктерге төзімділіктің кеңістік-уақыттық тенденциялары байқалды

I) Уақыт өте келе қарсылық жиілігі бәсекелестікке қарсылық білдіретін сияқты.

Бактерия-антибиотик комбинацияларының өте үлкен саны үшін төзімді штаммдардың таралуы популяцияда 100% жеткен жоқ, керісінше аралық жиілікте қаныққан болып көрінді (1i-сурет). Көрнекті мысалдарға жатады ішек таяқшасы және соңғы онжылдықта Еуропада аминопенициллиндер [14, 20], метициллинге төзімді Staphylococcus aureus АҚШ-та [2] және пенициллинге төзімділік S. pneumoniae Испанияда 1980-1990 жылдар аралығында [18, 19], сондай-ақ басқа жерлерде/уақыт аралығында [21, 22]. Дәріге сезімтал және дәріге төзімді штаммдардың ұзақ мерзімді қатар өмір сүруін түсіндіру қиын. Төзімді штаммдар емделген адамдар үшін анық таңдалады, бірақ әдетте сезімтал штаммдар емделмеген адамдарда жақсырақ болатындай фитнес құны бар [23-25]. Емдеу кезіндегі инфекция динамикасының математикалық үлгілері көптеген жағдайларда популяция тек бір штамм сақталатын тепе-теңдікке қарай жылжитынын болжайды, дәріге төзімді штаммдар емдеу жеткілікті кең таралған және төзімділік құны жеткілікті төмен және дәріге сезімтал болған кезде фиксацияға жетеді. басқаша үстемдік ететін штаммдар [26]. Жалпы алғанда, екі штаммның ұзақ мерзімді қатар өмір сүруі екі түр бір ресурс үшін (мұнда сезімтал популяция) бәсекелескен кезде тек біреуі ғана өмір сүре алатынын талап ететін бәсекелестіктен шығарудың экологиялық принципіне [27-29] қайшы келетін сияқты.

Бұрынғы ондаған математикалық модельдер осы қатар өмір сүруді түсіндіру әрекеті үшін жасалған. Көптеген зерттеулер ерекше назар аударғанымен S. pneumoniae, осы және басқалары қорытындыларды басқа бактерия түрлеріне де кеңейту үшін мүмкіндігінше жалпы болуға тырысты. Зерттеулер жеке адамдар бір уақытта тек бір штамммен (сезімтал немесе төзімді) жұқтырылуы мүмкін жақсы аралас популяциялар жалпы өмір сүруді қолдамайтынын бірнеше рет анықтады [26, 30-32]. Ие ішіндегі инфекция динамикасының егжей-тегжейлерін қамтитын модельдер бірге өмір сүрудің кейбір әлеуетті механизмдерін ұсынды. Дәріге төзімді және сезімтал штаммдар бір мезгілде болуы мүмкін, егер адамдар екеуімен қосарланған инфекция мүмкін болса, бірақ емдеуді қамту деңгейі мен төзімділік құны үшін өте тар мәндер диапазоны үшін ғана [26, 30, 31]. Егер жаңадан Бір штаммның екіншісімен жұқтырған индивидте генерациялануы мүмкін (мүмкін, нүктелік мутация немесе патогенді емес бірлескен колонизаторлардан геннің көлденең ауысуы арқылы), содан кейін бірге өмір сүру қайтадан мүмкін болады [26], бірақ мұндай процесс төменгі деңгейге әкелуі мүмкін. -деңгейдегі мутация-селективтік тепе-теңдік, аралық деңгейге жақын өмір сүру емес. Жақында Дэвис және т.б. [32] хосттарды кейіннен хост ішіндегі бәсекелестікпен бірге колонизациялау бірге өмір сүруді сақтауға көмектесетін жиілікке тәуелді таңдау түріне әкелетінін ұсынды. Бұл төзімді штаммдар сирек кездесетін кезде артықшылыққа ие болғандықтан пайда болады, өйткені олар негізінен есірткіге сезімтал хосттарды бірге колонизациялайды, олар емделген кезде бәсекелестерден құтылады. Бұл механизм параметр мәндеріне өте сенімді, бірақ тек ко-колонизация жиі болатын комменсальды бактерияларға қатысты.

Бірлесіп өмір сүруге ықпал ететін механизмдердің тағы бір жиынтығы – қабылдаушы популяция құрылымы. Егер толық оқшауланған екі субпопуляция болса [26] немесе емделген және емделмеген адамдар өте сирек өзара әрекеттессе [30], сезімтал және төзімді штамдар сақталуы мүмкін, бірақ бұл кез келген нақты сценарийге қатысты болуы екіталай. Бланкварт т.б. [33] жақында бұл идеяны толығымен өзара байланысты субпопуляциялардың ерікті санынан тұратын популяцияларға кеңейтті және сол сияқты параметр кеңістігінің кейбір аймақтарында қатар өмір сүру мүмкін екенін, бірақ қосалқы популяциялар арасындағы тасымалдау әлсіз болған кезде ғана мүмкін екенін анықтады. Байланыс үлгілері де, емделу ықтималдығы да жасына байланысты және деректерге негізделген популяциядағы жұқтыруды модельдейтін зерттеу. S. pneumoniae бірге өмір сүру мүмкіндігін де ашып көрсетеді [31]. Дегенмен, бұл түсініктеме әлі де жалпылама түсініктен алыс, өйткені бірге өмір сүру тек 8% қарсылық шығындары үшін ғана орын алады, деректерде байқалған төзімділік таралу деңгейлерінің толық ауқымын және олардың антибиотиктерді қолдануға тәуелділігін көрсетпейді және белгілі бір дәрежеде бөлуге тәуелді. Бактериялар популяциясының әрқайсысы әртүрлі төзімділік деңгейін қолдайтын дискретті серотиптерге бөлінеді.

Түрлердің қатар өмір сүруіне ықпал ететін экологиялық әсерлер де бар [34], бірақ олардың антибиотиктерге бактериялық төзімділікке қатыстылығы әлі белгісіз. Мысалы, түрлер басқа түрлерге қарағанда өзара күштірек бәсекелескенде қатар өмір сүруі мүмкін [30]. Жұқпалы аурулар контекстінде мұндай механизмнің айқын кандидаты штаммға тән иммунитет [35] болып табылады, оның әсерінен қожайындар бұрын жұқтырған штамм арқылы қайта инфекцияға азырақ сезімтал болады. Төмен жиілікті штаммдардың артықшылығы болғандықтан, штаммға тән иммунитет теңгерімді таңдауға әкеледі. Дегенмен, әдетте штаммның төзімділігі мен оның иммуногенділігі (мысалы, серотип) арасында байланыс күтілмейді. Лехтинен және т.б. [36] жақында мұндай байланыс қажет болмауы мүмкін екенін көрсетті, өйткені теңдестіруші таңдаудағы локус пен төзімді және сезімтал штаммдардың салыстырмалы жарамдылығына әсер ететін полиморфты локус арасындағы байланыс (мысалы, тасымалдау ұзақтығы сияқты). S. pneumoniae) бірге өмір сүруге ықпал ете алады. Бұл механизмдердің антибиотиктерге төзімді бактериялардың көпшілігіне қатыстылығы әлі белгісіз.

Тұтастай алғанда, дәріге сезімтал және дәріге төзімді штаммдардың ұзақ мерзімді қатар өмір сүруін түсіндірудегі белгілі бір прогреске қарамастан, көптеген ұсынылған механизмдер тек параметр кеңістігінің шағын аймақтары немесе түрге тән сценарийлер үшін бірге өмір сүруді және нақты әлем үшін себептердің түпкілікті жиынтығын шығарады. бірге өмір сүру толық түсініксіз.

II) Дәрілік препараттарды тағайындау көрсеткіштері ұқсас аймақтарда қарсылықтың әртүрлі жиілігі байқалады.

Антибиотиктерге төзімділіктің кеңістіктік-уақыттық деректеріндегі тағы бір таңғаларлық тенденция – есірткіні қолдану деңгейі бірдей болып көрінетін аймақтарда өте әртүрлі төзімділік деңгейлерінің пайда болуы. Жалпы алғанда, аймақта тұтынылатын антибиотиктердің мөлшері мен дәріге төзімді штаммдардың таралуы арасында күшті корреляция бар [37, 38], бұл тенденциядан алшақтататын көптеген жағдайлар бар. Мысалы, Еуропалық аурулардың алдын алу және бақылау орталығына (ECDC) қатысатын елдерді салыстыратын болсақ, Испания мен Польша сияқты пенициллинді амбулаторлық рецепт бойынша балама көрсеткіштерге ие елдер арасында төзімділік деңгейі 30%-ға дейін өзгеруі мүмкін. 13–16] (1ii-сурет). Басқа мысалдарды кішірек кеңістіктік масштабта табуға болады, мысалы, Американың оңтүстігіндегі қалалар [39] және Испаниядағы провинциялар [19]. Бақылау тәжірибелері аймақтар мен елдерде әр түрлі болуы мүмкін болса да, бұл тенденциялар ECDC деректерінде де (маңызды, бірақ толық емес стандарттау бар жерде), сондай-ақ бірыңғай хаттамалары бар жалғыз зерттеу топтары жүргізген кішігірім зерттеулерде байқалады. ұзақ уақыт кезеңдері олардың жазу тәжірибесінің артефактілері емес екенін дәлелдейді.

Бұл тұжырым теориялық модельдер контекстінде әлі арнайы зерттелмегенімен, алдыңғы бөлімде айтылған барлық модельдер [26, 30–33, 36] антибиотиктерді тұтыну деңгейін қоса алғанда, берілген параметрлер жиынтығы үшін тек бір тұрақты тепе-теңдікті мойындайды. . Сондықтан, егер әрбір аймақ оқшауланған және жақсы араласқан популяция болып есептелсе, бірдей жалпы антибиотикті қолдану үшін әртүрлі төзімділік деңгейлерін түсіндіру үшін қосымша механизмдер қажет. Қарастырылып отырған аймақтардың біреуі немесе екеуі сынама алу уақытында тұрақты тұрақты жағдайға әлі жетпеген болуы мүмкін, дегенмен осы бірдей төзімді штаммдардың бойлық зерттеулері қол жетімді болған кезде, олар әдетте деңгейлер шамамен теңестірілгенін көрсетеді ( мысалы, ECDC деректері [14]). Тағы бір мүмкіндік, қарсылықтың құны аймақтар арасында өзгереді, мысалы, қарсылықтың әртүрлі механизмдеріне немесе әртүрлі генетикалық фонға байланысты (мысалы, СПА түрлері). S. aureus [40] немесе серотиптері S. pneumoniae [41]), бірақ бұл идеяны растайтын немесе жоққа шығаратын эксперименталды дәлелдер әлі күнге дейін жетіспейді. Ақырында, қарсылықты бақылау кезінде қарастырылатын дискретті аймақтар шын мәнінде толығымен оқшауланбаған немесе жақсы араласқан емес. Аймақтар арасындағы особьтар мен микробтардың қозғалысы қарсылық динамикасының өзара тәуелділігіне әкеледі. Аймақ ішінде жалпы қарсылық деңгейіне әсер ететін емдеудің және инфекциялардың гетерогенді таралуы болуы мүмкін. Демек, бұл тенденцияны түсіндіруге тырысатын модельдер кеңістіктік масштабтағы аймақтардың байланысты сипатын ескеруі керек.

III) Көршілес аймақтар өте әртүрлі қарсылық жиілігін көрсете алады.

Антибиотиктерге төзімділік эпидемиологиясының тағы бір шатастыратын элементі көптеген әртүрлі масштабтағы көрші популяциялар арасындағы төзімділік деңгейлерінің гетерогенділігінің жоғары дәрежесі болып табылады. Бұл алдыңғы (II) тармақтан біршама ерекшеленеді: біз антибиотиктерді қолдану деңгейі бірдей екі аймақты ғана емес, сонымен қатар төзімділік деңгейі әртүрлі екі аймақты табамыз, біз бұл аймақтардың бір-бірімен шектесетінін көреміз. Көршілес аймақтар жұқтырған адамдармен жиі алмасуы мүмкін, бұл уақыт өте жақсы аралас модельдердің болжамдары сияқты қарсылық деңгейлеріндегі айырмашылықтарды жақсартады деп күтілуде. Керісінше, олар шын мәнінде шексіз болып көрінетін қарсылық жиілігіндегі өткір градиенттерді сақтай алады.

Бұл құбылыс байқалатын масштабтар ұлттардың көлемінен қаланың аудандарына дейін (1iii сурет). Мысалы, Еуропада карбапенемдерге төзімділіктің жиілігі K. pneumoniae көп жылдар бойы көршілес мемлекеттермен салыстырғанда Италияда әлдеқайда жоғары болды [14]. Осыған ұқсас тенденциялар Америка Құрама Штаттарында белгілі бір төзімді штаммдардың жиілігіндегі айырмашылықтарға әкелді [42, 43]. Шағын масштабта, ұзақ мерзімді зерттеуде S. pneumoniae Испаниядағы штамдар Арагон мен оның көршілес аймақтарындағы пенициллинге төзімділік арасындағы жиілікте үлкен айырмашылықты анықтады [12, 18, 19, 44]. Копенгаген, Дания төңірегіндегі муниципалитеттер арасында триметопримге және зәр шығару жолдарының инфекцияларын емдеу үшін қолданылатын басқа антибиотиктерге төзімділіктің таралуы E. coli изоляттар 3 есе өзгерді [45]. Одан да кішірек масштабта, Америка Құрама Штаттарының соңғы (2015) деректері Үлкен Майамидегі үш ауданда ципрофлоксацинге төзімділік деңгейінің жоғарылағанын көрсетті. Proteus mirabilis 13% (Форт-Лодердейл, 172 жағдай), 41% (Майами, 264 жағдай) және 75% (Пемброк Пайнс, 8 979 жағдай) [39] қарқынымен жалпы 62% таңқаларлықтай ерекшеленді. Қарсыласу деңгейлеріндегі бұл үлкен айырмашылықтар әртүрлі кеңістіктік масштабтағы деректерде және есірткінің ұқсас мөлшерін бөлетін көршілер арасында жиі көрінетіндігі, сондықтан біріктіруші түсініктемені қажет етеді.

Құрылымдық популяциядағы дәріге төзімділік эволюциясының жалпы үлгісі

Дәрі-дәрмекке төзімділік деректерінде көрінетін кеңістік-уақыттық мотивтерге жауап беретін механизмдерді жақсырақ түсіну үшін біз құрылымдық популяциядағы инфекция штаммдары арасындағы бәсекелестіктің қарапайым үлгісін жасадық. Біз жалпы популяция бірнеше субпопуляцияларға бөлінген деп есептейміз («демес» [46, 47] деп те аталады) (2-сурет). Бұл демдер әртүрлі елдер, ұлт ішіндегі аймақтар, қала ішіндегі аудандар, демографиялық топтар, үй шаруашылықтары және т.б. сияқты қызығушылық тудыратын адам популяциясының кез келген бөлімшесін көрсете алады. Осы популяцияның ішінде біз инфекцияның дәріге сезімтал және дәріге төзімді штаммдарының бір мезгілде таралуын қарастырамыз. Жұқтырған адамдар ауруды жұқтырмаған адамдарға таратады κ егер олар бірдей демде («дем ішінде» берілу жылдамдығы) және жылдамдықта болса β егер олар әртүрлі, бірақ байланысқан демдерде болса («деме арасындағы» беру жылдамдығы), бірге κβ. Біз кез келген супер-инфекцияға немесе бірлескен инфекцияға жол бермейміз: тек сезімтал адамдар ғана жұқтырылуы мүмкін. Инфекция жұқтырған адамдар қалпына келеді және тез арада қайтадан сезімтал болады g.

A) Бес дарадан (шеңберден) тұратын алты бірдей субпопуляцияға («демес», қара шаршылар) бөлінген популяцияның мысалы. Инфекция демелердің ішінде, сондай-ақ қосылған демелердің арасында (қара сызықтар) таралуы мүмкін. Индивидтер жұқпалы жағдайына қарай жіктеледі (инфекцияланбаған: ашық шеңбер, дәріге сезімтал штамммен жұқтырған: жасыл шеңбер, дәріге төзімді штамммен жұқтырған: қызыл шеңбер). Жеке тұлғаның орналасқан жері олардың есірткімен емделетінін немесе қабылдамайтынын (көк көлеңке) немесе жалпы алғанда, олардың емделу ықтималдығын анықтауы мүмкін. B) Өңделмеген деме: жабайы типтегі штамм (жасыл) жылдамдықпен беріледі κ деме (төменгі) және мөлшерлеме шегінде β демелердің арасында (жоғарғы). Кез келген штаммдарды жұқтырған адамдар жылдам қалпына келеді g. Төзімді штамм (қызыл) құнын төлейді в препаратпен немесе дәрісіз берілу жылдамдығында. C) Дәрі-дәрмекпен өңделген деме: Төзімді штаммның берілуі бастапқы адамның емделіп жатқанына әсер етпейді, бірақ жабайы типтегі штаммның (жасыл) берілуі (төменгі) және (жоғарғы) демелердің арасында да (1 есе) азаяды. − ϵ) егер бастапқы тұлға емделсе, онда ϵ препараттың тиімділігі болып табылады.

Әрбір адамның дәрі-дәрмекпен емделудің белгілі бір ықтималдығы, олар тиесілі санатқа байланысты. Дәріге сезімтал штамм жұқтырған адамдар үшін емдеу олардың инфекцияны басқаларға (сол немесе байланысты деместе) беру жылдамдығын (1 -) факторға төмендетеді. ϵ), қайда ϵ препараттың тиімділігі болып табылады, 0 < ϵ < 1. Біз резистентті штамм препаратқа тамаша төзімді деп есептейміз, сондықтан оны жұқтырған адамдардың берілу жылдамдығы емнің болуына әсер етпейді. Дегенмен, дәріге төзімді штамм фитнес құнын талап етеді в, бұл емделген немесе емделмеген жабайы типті штаммға қатысты төмен таралу жылдамдығына әкеледі: κκ(1 − в), ββ(1 − в). Емдеу әсерінің тағы бір мүмкіндігі - бұл аурудың жазылуын тездетеді және біз бұл мүмкіндікті S1 мәтінінде қарастырамыз.

Модельдегі «инфекцияланған» күй патогендік микроб тудырған аурудың симптоматикалық күйін немесе комменсальды ағзаға байланысты симптомсыз «колонизацияланған» күйді көрсетуі мүмкін. Басқалар сияқты [26, 30–33, 36], біз вируленттілікті немесе өлімді нақты үлгі етпейміз. Біздің модель ем тек инфекцияға жауап ретінде (мысалы, симптоматикалық инфекция антибиотиктерді енгізуді тудырса) немесе инфекция күйіне тәуелсіз (мысалы, комменсальды колонизатор басқа жағдай үшін тағайындалған антибиотиктерден байқаушы таңдауға жатады) қабылданатыны туралы да агностикалық болып табылады [48] , 49]), өйткені емдеу инфекцияны жұқтыруға бейімділікке әсер етпейді деп есептейміз.

Біздің модель – аурудың екі штаммы (кейде ауру деп те аталады) бар жағдайға аурудың берілуіне [50] классикалық Сезімтал-инфекцияланған сезімтал (SIS) моделінің кеңейтімі. SI1I2С үлгісі [51]). Біз динамиканы детерминистикалық түрде қарастыруға болатындай әрбір демеу жеткілікті үлкен деп есептейміз. Бұл модель құрылымдық жағынан бейтарап [52], яғни екі бірдей штамм имитацияланса (мысалы, егер ϵ = 0 және в = 0), олар сақталуын жалғастырады ad infinitum олар бастау алған деңгейде.

Құрылымдалмаған популяцияда бірге өмір сүрудің болмауы

Алдымен біз дәріге төзімді және дәріге сезімтал штаммдар арасындағы бәсекелестік динамикасын бір үлкен, жақсы араласқан демеде (құрылымсыз популяция) қарастырамыз (3A-сурет). Бөлшек f кез келген штамммен жұқтырған барлық адамдар инфекцияның ұзақтығы үшін дәрілік ем алады. Динамика төрт жұқтырған мемлекеттің әрқайсысында (дәріге сезімтал емделмеген, дәріге сезімтал емделген, дәріге төзімді емделмеген, дәріге төзімді емделген) жалпы тұлғалардың үлесін бақылай отырып, төрт дифференциалдық теңдеулердің жиынтығымен сипатталады, ал қалған адамдар жұқтырмаған (Әдістерді қараңыз).

A) Бөлшегі бар бір жақсы аралас демедегі даралар популяциясы f дәрі-дәрмекпен емдеу (көк галолар). Жеке адамдар жұқтырмаған (қуыс көк шеңберлер) немесе жабайы типті (жасыл шеңберлер) немесе дәріге төзімді (қызыл шеңберлер) штаммымен жұқтырылған болуы мүмкін. B) Инфекцияның жалпы таралуы (жабайы типті + дәріге төзімді) емделген адамдардың фракциясының функциясы ретінде (f) қарсылықтың әртүрлі шығындары үшін (в). C) Емделген адамдардың фракциясының функциясы ретінде дәріге төзімді инфекциялардың %-ы (f) әртүрлі параметрлер үшін. Инфекция 0% және 100% төзімді болған кезде ауысады f = в/ϵ. Бірге өмір сүру ешқашан болмайды. D) Модельде қарастырылған екі деме популяциясының (солға өңделмеген, оң жақ өңделген) және екі штаммның (жасыл-жабайы түрі, қызылға төзімді) схемасы. E-G) Әрбір панель демалар арасындағы салыстырмалы байланыстың функциясы ретінде инфекция деңгейін (көлеңкелеу) көрсетеді.β/κ) және қарсылық құны (в). E) Бүкіл популяциядағы дәріге төзімді штамм бар барлық инфекциялардың %. F) Жабайы типті штамммен жұқтырған әрбір демедегі даралар %. G) Төзімді штамммен жұқтырған әрбір демедегі жеке тұлғалардың %. Барлық нәтижелер үшін жіберу жылдамдығы κ = 0,25/тәу, қалпына келтіру жылдамдығы g = 0,1/тәу, ал емдеу тиімділігі ϵ = 0.9.

Негізгі репродуктивті қатынас (Р0), әйтпесе жұқтырмаған популяциядағы бір жұқтырған адам тудырған қайталама инфекциялардың орташа саны ретінде анықталған, осы үлгідегі аурудың әрбір штаммы үшін анықталуы мүмкін және тепе-теңдік мінез-құлқын толығымен анықтайды (S1 мәтініндегі мәліметтер). Егер екі инфекция да болса Р0 < 1 болса, инфекцияның бірде-бір штаммы сақталмайды және тепе-теңдік тек жұқтырмаған адамдардан тұрады. Әйтпесе, үлкенірек штамм ғана Р0 сақталады (1 − 1/ таралу кезіндеР0, 3B-сурет) ал екіншісі жойылады. Формулалар негізінде Р0, егер емдеудің қамтуы мен тиімділігі қарсылық құнының орнын толтыруға жеткілікті болса ғана төзімді штамм сақталады, ϵf > в (3C-сурет). Сондықтан, популяция жақсы араласқан кезде, ішінара емдеумен қамту арқылы гетерогенділік (0 <) f < 1) жабайы типті және дәріге төзімді инфекциялардың қатар өмір сүруіне мүмкіндік беру үшін жеткіліксіз және басқа зерттеулермен келісе отырып, бәсекелестік алып тастау әрқашан орын алады [26, 30-32].

Емдеудің гетерогенді таралуымен байланысты екі субпопуляцияда шектеулі қатар өмір сүру

Әрі қарай біз өлшемдері бірдей екі бөлек, бірақ бір-бірімен байланысқан субпопуляцияның жағдайын қарастырамыз (3D-сурет). Төтенше мысал ретінде, біз демелердің біріндегі адамдар әрқашан емделсе, ал екіншісінде адамдар ешқашан емделмейді деп болжаймыз. Жүйе әрбір жұқпалы жағдайдағы (инфекцияланбаған, дәріге сезімтал, дәріге төзімді жұқтырған) жеке тұлғалардың (емделген және емделмеген) үлесін бақылайтын теңдеулер жиынтығымен сипатталады. Негізгі репродуктивті қатынасты әрбір штамм ( және ) үшін алуға болады (Әдістерді қараңыз).

Бұл популяция бір реттік жағдайға қарағанда сапалы түрде әртүрлі инфекция динамикасын қолдайды (3E–3G-сурет). Көптеген параметр режимдері әлі де тек дәріге сезімтал немесе дәріге төзімді штаммның сақталуына әкеледі (тіпті Р0 > 1 екеуі үшін), енді тұрақты тепе-теңдік бар, мұнда екі штаммның қоспасы қатар өмір сүреді (3D-сурет). Бұл қатар өмір сүру аймағы деме арасындағы инфекция деңгейі ішкі көрсеткішпен салыстырғанда салыстырмалы түрде төмен болғанда орын алады (β/κ < 0,7 қашан ϵ = 0,9) және қарсылық құнының аралық мәндері үшін в. Осы шекаралық аймақтардың математикалық туындылары және олардың физикалық интуициясы S1 мәтініне енгізілген. Бір қызығы, бұл аралас тепе-теңдікте екі демеде де сезімтал және төзімді штаммдардың қоспасы бар, әрбір штамм басқа демеге үстемдік ететін жағдайға қарағанда штамм қатар өмір сүрудің қатаң түрі.

Бірдей өлшемдегі тек екі артықшылықты түрде араласатын кіші топтан тұратын бұл қарапайым мысал антибиотиктерді қолдануға бейімділік пен берілудің бірлескен кластерленуі тек популяция деңгейінде ғана емес, сонымен қатар сезімтал және төзімді штаммдардың тұрақты қатар өмір сүруіне әкелуі мүмкін екенін көрсетеді. субэмпирикалық деректерде (бақылау) бірге өмір сүрудің барлық жерде шешімін ұсынатын популяция деңгейі (Мен)). Бұл қабылдаушы популяция құрылымы штамм азырақ болуы арқылы жаһандық мағынада ұнамсыз болатын жағдайды тудырады. Р0 бәсекелестеріне қарағанда құндылығы жоғары болғандықтан, ол жергілікті жерде қолайлы болуы мүмкін және осылайша жойылып кетуден аулақ болады. Дегенмен, осы қарапайым мысалда қатар өмір сүру байқалатын параметр кеңістігіндегі аймақ салыстырмалы түрде аз, тіпті емдеу кластерленуінің осы экстремалды мысалы үшін де күрделі құрылымдар қатар өмір сүрудің тұрақтылығын кеңейте ме деген сұрақты тудырады. Сонымен қатар, бұл екі-деме мысал бірдей мөлшерде ем алатын аймақтар немесе бір-біріне көршілес аймақтар жиі әртүрлі қарсылық деңгейлерін қолдайды деген бақылауды түсіндіре алмайды (бақылаулар). II және III). Нақты әлемдегі деректерді көшіру көршілермен болатын жағдайларды табуды талап етеді бірдей Дәрілік препараттарды емдеу деңгейі әлі де әртүрлі қарсылық деңгейлеріне ие. Келесі бөлімдерде біз анағұрлым күрделі популяциялық құрылымдар осы байқалған үлгілерді қайта жасай алатынын қарастырамыз.

Неғұрлым күрделі популяция құрылымдарында сенімді қатар өмір сүру

Қарапайым бір және екі демалды сценарийлер бойынша нәтижелеріміз қабылдаушы популяция құрылымы инфекцияның дәріге сезімтал және төзімді штаммдарының қатар өмір сүруіне ықпал ете алатынын көрсетеді. Бұл қарым-қатынасты әрі қарай зерттеу үшін біз модельді демалар мен қосылу үлгілерінің еркін санын қосу үшін кеңейттік (2A-сурет). Қарапайым болу үшін біз алдымен популяциядағы әрбір деменің өлшемі бірдей және басқа «көрші» демелердің тіркелген санына кездейсоқ қосылған деп болжадық, сондықтан кездейсоқ тұрақты графиктер жинағын құрдық [53] (4А-сурет). Шындығында адам популяциясының әлдеқайда күрделі құрылымдары мүмкін болса да, бұл жеңілдетілген желілер инфекция динамикасына нақты қасиеттердің әсерін зерттеу үшін жақсы негіз береді. Әрбір демеге «емделуге» дербес тағайындалды (бұл дегеніміз, бұл санаттағы адамдар емделеді, ал «емделмеген» адамдар емделмейді). Біз бұл болжамдарды кейінгі бөлімдерде жеңілдетеміз.

A) Кездейсоқ құрылған популяциялық құрылымдар, оларда инфекция имитацияланған. Әрбір түйін демені (адамдардың жақсы араласқан субпопуляциясы) білдіреді және әрбір жиек инфекцияның осы екі деме арасында кез келген бағытта таралуы мүмкін екенін көрсетеді. Нәтижелердің кең ауқымын көрсету үшін әрқайсысында үш көршіге кездейсоқ қосылған жиырма демі бар 1000 жалпы модельден он популяция таңдалды. B) Бүкіл популяциядағы төзімді инфекциялардың бөлігі (ж-ось) өңделген демелердің үлесіне қарсы, ρ (x-ось). Әрбір түс әртүрлі параметрлер жинағын білдіреді (көк фон—базалық сызық, қызыл фон—төменірек қарсылық құны, көк фон—деме арасындағы көбірек байланыс). Сандар он мысал популяциясы үшін деректер нүктелерін көрсетеді. Түрлі-түсті конверт барлық деректерді қамтитын сигмоидальды қисықтар арасындағы көлеңкелеу арқылы жасалады. C) Көрсетілген әрбір популяция құрылымы үшін (ж-ось) және әрбір өңдеу деңгейі (x-ось), нәтижесінде алынған модельдеу үлесі берік дәріге сезімтал және дәріге төзімді штаммдардың қатар өмір сүруі көрсетілген (қораптың түсті аймағы бойынша). Мықты қатар өмір сүру 10%-дан жоғары жиіліктерде екі штаммға да қолдау көрсететін демдердің кемінде 80%-ы ретінде анықталды. D) Төзімділік деңгейлеріндегі айырмашылықтар (дәріге төзімді штамм бар барлық инфекциялардың %) тікелей байланысты емделмеген демдердің барлық жұптары арасында өлшенеді. E) Берілген популяция құрылымы үшін қарсылықтың жұптық айырмашылықтарының таралуын көрсететін гистограммалар. Ашық реңктелген гистограммалар барлық популяция графиктерінің нәтижелерін біріктіреді. Барлық модельдеу кинетикалық параметрлерді қолданды κ = 0,25/күн, g = 0,1/күн, және ϵ = 0,9, және демалар бойынша емдеудің әртүрлі кездейсоқ бөлінуі бар 100 модельдеуден алынған біріктірілген нәтижелер. Жұптық айырмашылықтар 30% емдеу арқылы есептелді.

Осы «мета-популяцияларды» пайдалана отырып, біз қарсылық, емдеу деңгейлері және популяция құрылымдары шығындарының кең ауқымы үшін бірге өмір сүру мүмкін екенін анықтадық. Деректерде байқалғандай, популяциядағы төзімділіктің жалпы таралуы емдеу деңгейінің жоғарылауына қарай бірте-бірте өсетін емнің қамтылуымен шамамен сәйкес келеді (4В-сурет). Сонымен қатар, қарсылық деңгейлері аралық болған кезде, бірге өмір сүру жеке демдер деңгейінде де сақталды. Біз «берікті» бірге өмір сүруді кем дегенде 80% демустың әрбір штаммнан туындаған инфекциялардың кем дегенде 10% құрайтынын анықтадық. Базалық параметр мәндері үшін біз қарсылықтың 20% құнын қолдандық, 20 және 40% арасындағы емдеу деңгейлері, кем дегенде, кейбір популяция құрылымдарында және емдеуді бөлу схемаларында сенімді қатар өмір сүруді қолдады. Қарсылықтың төмен құны үшін (в = 0,05), емдеу деңгейлерінің төменгі диапазонында сенімді бірге өмір сүру орын алды (Cурет 4C). Инфекция мөлшері тараған кезде (β) «көрші» демдердің арасындағы байланыстан туындайтын ішкі спредке қатысты өседі (κ), қарсылық өңдеу деңгейіне қарай күрт артады, бірақ берік қатар өмір сүру аймақтары сақталады (көк түсті және S14 және S15 суретте көбірек параметр мәндері).

Бұл нәтижелер тіпті салыстырмалы түрде қарапайым популяциялық құрылымдардың математикалық модельдерді дәріге сезімтал және дәріге төзімді штаммдардың ұзақ мерзімді қатар өмір сүруінің эмпирикалық бақылауларымен үйлестіре алатындығын көрсетеді. Бұл нәтижелер сонымен қатар біздің модель мен басқа кеңістіктік-уақыттық бақылау деректері арасындағы байланысты қамтамасыз етеді, (II): есірткіні тұтынудың бірдей жалпы жылдамдығы әртүрлі популяциялардағы дәріге төзімділіктің әртүрлі таралуына әкелуі мүмкін (тіпті емдеу тиімділігі мен төзімділіктің құны бірдей болса да). Мысалы, 4B-суретте белгілі бір өңдеу деңгейі (мысалы, қызыл параметр жиыны үшін 20%) әртүрлі популяция құрылымдарындағы өте әртүрлі қарсылық жиіліктерімен байланысты болуы мүмкін (деректерге ұқсас 6 және 9-график арасындағы айырмашылық 30% дейін). 1-суретте). Жоғары ретті желі қасиеттерінің рөлін толығырақ зерттеу кейінгі бөлімде берілген.

Қарсылық деңгейлеріндегі үлкен айырмашылықтар тіпті қосылған аймақтар арасында да мүмкін

Осы күрделі мульти-демиялық популяциялармен біз антибиотиктерді бірдей тұтыну деңгейімен көршілес аймақтардың әртүрлі мөлшердегі төзімділікті сақтай алатындығын зерттедік (бақылау). (III)). Әрбір популяция құрылымы, емдеуді кездейсоқ бөлу және параметрлер жиынтығы үшін біз өңделмеген барлық жақын көрші жұптарды таңдадық және осы көршілер арасындағы қарсылық деңгейлеріндегі жұптық айырмашылықтардың таралуын жасадық (4D және 4E-сурет). Көршілер арасындағы қарсылық деңгейлеріндегі үлкен айырмашылықтар жалпы екенін анықтадық, ем қабылдамаған жұптардың 34%-ы барлық популяция құрылымдары бойынша орташа алғанда біздің базалық параметр мәндеріміз үшін 10%-дан астам қарсылық таралуымен ерекшеленеді (4E-сурет). Дәл осындай модельдеулерде жұптардың жалпы 2%-ы (және кейбір құрылымдарда 15%-ға дейін) 30%-дан астам қарсылық жиілігімен, 1-суретте көрсетілген деректерден бақылаулардың жоғарғы шегіне жақын мәнмен ерекшеленді. 60%-ға дейінгі айырмашылықтар кейбір жеке модельдеулерде көршілер арасында байқалды.

Демеаралық араласу деңгейі жоғары популяцияларда (жоғары β/κ, көкшіл түсті) тепе-теңдікте дәріге сезімтал және дәріге төзімді штаммдардың тұрақтылығын жиі қолдады (4В-сурет), олар бірдей емді алатын демелердің арасындағы төзімділік деңгейлеріндегі кішірек айырмашылықтарды қолдады (4E-сурет). Бұл параметр режимінде сезімтал және төзімді штаммдар тиісінше өңделмеген және өңделген демалар арасында көбірек бөлінген, бұл құрылымдардағы модельдеу біз анықтағандай неге сирек «берікті» қатар өмір сүретінін түсіндіреді (демдердің 80% -дан астамы әрбір штаммның кемінде 10% қолдайтын) ) (4C-сурет). Біз сондай-ақ барлық демдердің арасында әлсіз байланыстары бар популяциялардың қарсылықтың таралуында үлкен жұптық айырмашылықтарға ие болу ықтималдығы аз екенін анықтадық (S11 сурет). Тұтастай алғанда, бұл тұжырымдар демелердің арасына жиектерді қосу немесе жалғанған демдердің жұқтыру жылдамдығын арттыру жүйені жақсы араласқан популяцияға жақындатады және бірге өмір сүруге кедергі келтіреді деген интуицияны растайды.

Жоғары қарсылыққа ықпал ететін қасиеттер

Қабылдаушы популяция құрылымының нақты қасиеттері қарсылық жиілігіне және бірге өмір сүру ықтималдығына қалай ықпал ететінін түсіну үшін біз тарату желілерінің үлкен жинағындағы инфекция динамикасын модельдедік, содан кейін нәтижелерді статистикалық талдадық. Алдымен көптеген графиктік-теориялық қасиеттерімен өзгеретін популяциялық құрылымдардың үлкен ансамблін құру үшін біз Уоттс-Строгац [54] алгоритмін қолданып, әрқайсысы 50 демнен тұратын 1000 бірегей желіні жасадық, олардың орташа дәрежесі, дәрежесі бойынша дисперсиясы, кластерленуі және орталықтылық, тиімділік және орташа жол ұзындығы (осы қасиеттердің анықтамалары үшін әдістерді және олардың мәндерін S3 суретін қараңыз). Әрбір график үшін біз жалпы популяцияны емдеу деңгейін бірдей етіп сақтай отырып, 50 түрлі емдеу бөлінісін жасадық. Содан кейін біз нәтижелерді жинап, төзімді инфекциялардың жиілігіне ықпал ететін ең маңызды қасиеттерді анықтау үшін LASSO (ең аз абсолютті жиырылу және таңдау операторы) регрессиясын қолдандық (1-кесте). Регрессия жеке демдер деңгейінде де (яғни, деменің ішіндегі қарсылық деңгейіне әсер еткен демелердің жергілікті қасиеттерін анықтау үшін) және бүкіл популяция деңгейінде де (яғни жалпыға әсер еткен бүкіл популяцияның қасиеттерін анықтау үшін) жүргізілді. қарсылық деңгейі). Модельдеу және регрессия популяциядағы жеке адамдардың жалпы 24%-ы емделген және нәтижесінде инфекциялардың жартысынан азы тепе-теңдік жағдайында төзімді болған «төмен төзімділік» жағдайы үшін және «жоғары төзімділік» жағдайы үшін қайталанды. 40% емделді және инфекциялардың жартысынан көбі төзімді болды (S4 сурет). Сипаттар әрқашан қарсылықтың жоғарылауымен немесе төмендеуімен байланысты ма, немесе олар қарсылықты аралық деңгейге (яғни, бірге өмір сүруді жеңілдетеді) немесе төтенше деңгейлерге (яғни, бірге өмір сүруге кедергі келтірді) итермеледі ме, негізінде жіктелді.

Біз алдымен демедегі қарсылық деңгейінің болжаушыларын зерттедік (1-кесте, сол жақта). Қарсыласудың ең маңызды факторы деменің өзі емделді ме, жоқ па болды және емнің бірінші, екінші және үшінші жақын көршілері арасында таралуы да маңызды болды, бірақ аз болса да - болжаушылар. Келесі ең күшті болжаушы деменің бірінші дәрежелі көршілерінің жалпы саны («дәреже») болды. Жоғары дәреже қарсылық сирек кездескенде төмен қарсылықпен байланысты, бірақ ол жиі кездесе жоғары қарсылықпен байланысты, демек, демедегі екі штаммның қатар өмір сүруіне қарсы әрекет ететін қарсылықты шектен тыс деңгейлерге итермелейді (1-кестеде - /+). Деменің меншікті орталықтылығы, оның желідегі жалпы қосылу деңгейінің өлшемі үшін де солай. Бұл нәтижелер бір-бірімен тығыз байланысқан, концентратор тәрізді демелердің жиі кездесетін штаммдарды ұстау ықтималдығы жоғары екенін, ал желінің шетінде орналасқан демелердің жалпы популяцияда сирек кездесетін штаммның бірге өмір сүруін қолдауы ықтимал екенін білдіреді. Демек, қарсылық сирек кезде, ол азырақ байланысқан демелерде болуы мүмкін, ал жиі кезде ол орталық демелерде топтастырылуы мүмкін.

Келесі кезекте біз барлық популяция деңгейінде қарсылық болжаушыларын бағаладық (1-кесте, оң жақта). Бір қызығы, графиктің ең қарапайым статистикасы, соның ішінде әр демнің көршілерінің санындағы орташа және дисперсия — қарсылыққа ең аз маңызды үлес қосты. Керісінше, ең жақсы болжаушылар демелердің екеуі өңделген («U-T-T») және «тиімділік» өлшемдері сияқты түйінді кластерлеу қасиеттері сияқты өңдеу кластерлеу қасиеттерінің қоспасын қамтыды. Емдеу барлық популяция бойынша біркелкі таралса (мысалы, өңделген және өңделмеген демалар желіде, «UTT», «UT») қиылысады), бірақ ең көп ем алатын қауымдастықтардың шектен тыс кластерленуіне («TTT») ықпал етеді. ) орнына бірге өмір сүруді жеңілдетеді. Бұл антибиотиктерді тұтынуды арттырудың төзімділік деңгейіне әсері қай қауымдастықтардың жоғарылауына байланысты болатынын көрсетеді. Кластерлеу коэффициенті және жергілікті тиімділік екеуі де берілген деменің көршілерінің орта есеппен өзара байланысын көрсететін өлшемдер болып табылады. Жаһандық тиімділік және орташа жол ұзындығы - бұл бүкіл популяциядағы кез келген екі кездейсоқ деме арасында жылжу жеңілдігінің өлшемдері. Бірлескен өмір сүруге жолдың орташа ұзындығының жоғарылауы ықпал етеді, бұл көбірек бөлінген тарату кластерлері бар графиктерге әкеледі, бірақ жаһандық және жергілікті тиімділік кедергі келтіреді. Неғұрлым желі өзара байланысты болса, соғұрлым бірнеше штаммдардың қатар өмір сүруі қиынырақ болады. Кластерлеу коэффициентінің әрқашан қарсылыққа қарсы әрекет етуінің себебі толық түсінікті емес, бірақ оны түсіндіру қиындатады, өйткені өңдеу-кластерлеу қасиеттері ішінара графиктегі кластерлену деңгейімен анықталады.

Емдеу әрекетінің механизміне нәтижелердің сенімділігі

Осы мақалада біз антибиотиктермен емдеудің әсерін жұқтырған адамның инфекцияны басқаларға тарату қабілетін төмендету ретінде модельдедік. Демек, емделген адамдар әлі де жұқтырған, сондықтан басқа штамммен инфекцияға қарсы иммунитеті бар, бірақ берілуге ​​ықпал етпейді (немесе емделмеген болса, азырақ үлес қосады, ϵ < 1). Балама түрде емдеу адамның инфекциядан қалпына келу жылдамдығын жеделдетуі мүмкін, бұл механизм антибиотиктерге төзімділіктің көптеген алдыңғы үлгілерінде қолданылған [30, 31]. Емдеу әсерінің механизмі қарсылықтың кеңістік-уақыттық үлгілері туралы тұжырымдарымызға қандай да бір әсер еткенін анықтау және біздің нәтижелерді басқа модельдермен салыстыруды жеңілдету үшін біз емделген адамдарда қалпына келтіру жылдамдығы келесіден жоғарылайтын модель нұсқасын қарастырдық. gg + τ (мәліметтер алу үшін S1 мәтінін қараңыз). Біз негізгі мәтінде келтірілген барлық нәтижелер емдеу қалпына келтіру жылдамдығын арттырған кезде, оның ішінде ішінара емделген жақсы араласқан популяцияларда (1С-сурет) бірге өмір сүрудің жоқтығында қайта жинақталғанын анықтадық (сурет 1С), екі-демеде бірге өмір сүрудің шектеулі, бірақ үлкенірек параметр режимі популяциялар (S7E сурет), көп-деме популяцияларындағы ортақ өмір сүру (S8B және S8C сурет) және бірдей емдеу деңгейін алатын көрші демелердің арасындағы дивергентті қарсылық деңгейлері (S8E сурет).

Нәтижелердің емдеуді таратудағы және қауымдастық құрылымындағы өзгерістерге сенімділігі

Осы уақытқа дейін ұсынылған нәтижелер әр деме басқа демелердің бірдей санына (мысалы, «біркелкі желілер») қосылған, әр деменің өлшемі бірдей және 0% немесе 100% ықтималдығы бар демдердің қауымдастығын қарастырады. жұқтырған жағдайда ем қабылдау. Бұл жеңілдетулер бізге популяция құрылымының ғана минималды модельде байқалған кеңістік-уақыттық қарсылық тенденцияларын қайта жасай алатынын бағалауға мүмкіндік бергенімен, ол нақты әлемде болатын көптеген өзгергіштік көздерін қамтымайтыны анық. Сондықтан біз осы жорамалдардың әрқайсысын жеңілдету нәтижелерге қалай әсер еткенін қарастырдық. Гетерогенді байланысы бар графиктермен сипатталған популяциялар (орташа дәреже = 3, дисперсия 10-ға дейін, S9-сурет) біртекті графиктер сияқты қатар өмір сүрудің ұқсас деңгейлерін және қарсылық деңгейлеріндегі көршілер арасындағы айырмашылықтарды қолдады. Деме мөлшерінің өзгеруі де жалпы нәтижелерді өзгертпеген сияқты (30% дейін өзгеру коэффициенті, S10 сурет). Біз сондай-ақ әрбір демеу негізгі желі қосылымдарына қатысты бөлшек салмақта әрбір басқа демеске қосылған желілерді құрдық (S11-сурет). Бұл деңгей 1-ге жақындаған кезде ғана бірге өмір сүру ықтималдығы қысқарды. Осы фондық араласудың аралық деңгейлері (мысалы, 0,01, 0,1) жабайы типті және төзімді штамдарды популяция бойынша таратуға мүмкіндік беріп, бір немесе басқасы үшін таңдалған жоғары және төмен өңдеу тауашасын сақтай отырып, шын мәнінде сенімді қатар өмір сүруге ықпал етті (S11C сурет). Соңында, біз емдеу деңгейлерінің аралық деңгейлерге қарағанда төмен және жоғары деңгейлері жиі болатын бимодальды үлестірімдерден бастап, емдеу деңгейлерінің үздіксіз таралуын қарастырдық және орташа өңдеу деңгейі ең ықтимал және демдер арасында аз ғана ауытқу болған унимодальді үлестірімдерді қарастырдық. (S12-сурет). Жалпы, емдеу деңгейлеріндегі төтенше айырмашылықтар кеңірек параметрлер ауқымында (S13 және S14 күріштер) бірге өмір сүруді қолдайды, бірақ оның пайда болуы және популяциядағы көптеген демелерге таралуы үшін қатаң қажет емес (S15 сурет). Топтар арасындағы антибиотиктерді тұтынудағы айырмашылықтар шамалы болған кезде, популяция деңгейіндегі орташа дәрілік тиімділік қарсылық құнына шамамен тең болғанда ғана қатар өмір сүру пайда болады (ρϵв, топтар басқаша тең болса). Бұл жағдайда нақты әлемде бірге өмір сүрудің кең таралғандығын түсіндіру үшін басқа механизмдер қажет болуы мүмкін.


Рюкю архипелагының Мияко аралдарының жұқа масштабты генетикалық құрылымы және демографиялық тарихы – Әртүрлі генетикалық субпопуляциясы бар шағын аралдар тобы

Профессор Широ Маэда мен Рюкюс университетінің әріптестері, Окинава, Жапония Окинава биоақпараттық банкі жобасының бөлігі ретінде Мияко аралдарында тұратын 1240 адамды пайдалана отырып, жан-жақты генетикалық зерттеу жүргізді.

Зерттеушілер Мияко аралдарында, Миякодзима-солтүстік-шығыс, Миякожима-оңтүстік-батыс және Ирабу/Икема субпопуляцияларында үш генетикалық субпопуляцияны анықтады. Молекулалық биология және эволюцияда жарияланған зерттеу осындай шағын аралдар тобында (204 шаршы шақырым) генетикалық субпопуляциялардың болуын көрсететін бірінші зерттеу болып табылады.

Irabu/Ikema субпопуляциясы алдымен Гусуку кезеңінде (шамамен 500-900 жыл бұрын) ежелгі Рюкю популяциясынан бөлініп шықты және шамамен 10 ұрпақ бұрын популяция санының күрт төмендеуін бастан өткерді, бұл осы кездегі бір керемет апатпен түсіндірілуі мүмкін. кезең (Мейвадағы Ұлы цунами).

Миякодзимаға соңғы екі көші-қон Рюкю патшалығы кезеңінде (шамамен 250-810 жыл бұрын) болуы мүмкін.

Бұл зерттеу Рюкю архипелагының популяция тарихын түсіну үшін ғана емес, сонымен қатар бірнеше жалпы және/немесе сирек кездесетін ауруларға бейімділікке байланысты жаңа генетикалық факторларды анықтау және болашақ дәлдік/жеке медицинаны құру үшін пайдалы маңызды ақпаратты ұсынады.

Рюкю архипелагы Жапонияның ең оңтүстік аралдарын құрайды (1-сурет) және негізінен Амами, Окинава, Мияко және Яеяма аралдарынан тұрады. Мияко аралдары Яеяма мен Окинава аралдарының арасында орналасқан және сегіз аралдан тұрады: Икема, Ирабу, Курима, Минна, Миякодзима, Огами, Шиможи және Тарама (мұнда «-джима» оны «арал» деп ажырату үшін қолданылады. «Аралдар»). Бұл аралдарда 204 шаршы шақырым аумақта шамамен 55 000 адам тұрады.


Сурет 1. Рюкю архипелагының географиялық орны

Археологиялық зерттеулер Миякодзимадағы Пинза-Абу үңгірінен қазіргі уақытқа дейін 31-28 килоға дейінгі адам сүйектері қазылғанын көрсетті, бұл аралдағы адамдардың қоныстануы палеолит дәуірінен бастау алғанын көрсетеді. Дегенмен, қазіргі Рюкюй адамдарындағы генетикалық талдау Рюкю архипелагындағы палеолит дәуіріндегі адамдар қазіргі Рюкюй халқының негізгі ата-бабалары емес, қазіргі Рюкюй адамдары неолит дәуіріндегі немесе одан кейінгі жапон архипелагынан қоныс аударғандардың ұрпақтары деген болжам жасады. Дегенмен, Мияко аралдарында тұратын халықтың егжей-тегжейлі құрылымы мен шығу тегі әлі анықталған жоқ.

2016 жылдан бастап Рюкюс университеті Окинавадағы биобанк жобасын іске қосты, ол Окинава биоақпараттық банкі (OBi) жобасы деп аталады, оны Министрлер кабинеті, Білім, мәдениет, спорт, ғылым және технологиялар министрлігі (MEXT) Жапонияның және Окинава префектурасы көтермелейді. Үкімет. OBi жобасының бір бөлігі ретінде профессор Широ Маэда мен оның әріптестері Окинава префектурасында тұратын 18 000-нан астам адамнан плазма, геномдық ДНҚ және клиникалық ақпаратты жинады. Осы үлгілерден зерттеушілер Мияко аралдарында тұратын 1240 адам үшін 600 000-нан астам бір нуклеотидті полиморфизмді (SNP) генотиптендірді және бұл деректер популяциялық генетикалық талдау үшін пайдаланылды.


Сурет 2. Мияко аралдарында тұратын адамдар үшін генотип деректерін пайдаланатын PCA сызбасы

OBi жобасымен алынған Мияко аралдарында тұратын жеке тұлғаларға арналған геномдық SNP деректерін пайдаланатын негізгі компоненттік талдау (PCA) сюжеті сәйкесінше Мияко аралдары, Окинаважима және Жапон архипелагы (Хондо) жеке тұлғаларына сәйкес келетін бірнеше генетикалық кластерлер бар екенін көрсетті. (Cурет 2). Бұл талдауда олар Мияко кластерінің басқа кластерлермен салыстырғанда PC1 осі бойымен кең таралғанын анықтады. Мияко популяцияларында генетикалық гетерогенділік бар деген болжам бар. 1902 жылға дейін Мияко аралдарында еркін көші-қон Мияко аралдарында генетикалық әртүрлілікті арттыруы мүмкін жан басына салық жүйесін енгізу арқылы шектелді.

Мияко халқының генетикалық популяциясының құрылымын толығырақ түсіндіру үшін олар генетикалық айырмашылықтарды неғұрлым сезімтал анықтайтын гаплотипке негізделген талдау жүргізді. Нәтиже Миякодзиманың солтүстік-шығыс аймағына жататын Нишихараны қоспағанда, Мияко аралдарының (солтүстік-шығыстағы Миякожима, оңтүстік-батыс Миякодзима және Ирабу/Икема) географиялық аймақтарына сәйкес үш субпопуляцияға бөлінгенін көрсетеді (Cурет 3). Әдебиеттердегі мәліметтерге сүйенсек, Нишихара қонысын 1873 жылы Икема аралынан келген иммигранттар құрған. Осылайша, олардың генетикалық талдауы тарихи құжаттамаға сәйкес келді.


Сурет 3. Географиялық ақпаратпен гаплотиптік талдау

Сол жақ панель: FineSTRUCTURE бағдарламасы арқылы жасалған дендрограмма. Мияко популяциясы қызыл, жасыл және көк адамдармен белгіленген 3 субпопуляцияға бөлінді. Оң жақ панель: FineSTRUCTURE талдауының нәтижелері аталар мен әжелердің туған жерлерімен салыстырылды.

Олар гаплотип ақпаратын пайдалана отырып, Мияко популяциясының соңғы демографиялық тарихын қорытындылады.Миякодзима популяцияларының тиімді популяциясы бірте-бірте ұлғайғанымен, Irabu/Ikema популяциясы шамамен 10-15 ұрпақ бұрын тиімді популяция санының күрт төмендеуін бастан кешірген сияқты болды (Cурет 4). Ирабу/Икема популяциясындағы бұл тығырықтың бірнеше мүмкін түсіндірмесі бар болса да, осы кезеңдегі бір керемет апат күшті үміткер болып табылады. 1771 жылы Яеяма және Мияко аралдарында үлкен жер сілкінісі және одан кейінгі цунами болды (Мейвадағы Ұлы цунами). Сонымен қатар, осы апаттан кейін Икемадан Миякодзимаға үлкен көші-қон болды. Миякодзимадағы көптеген адамдар да цунамиде қайтыс болғандықтан, бірнеше елді мекендерге қала функцияларын сақтау қиын болды, сондықтан үкімет адамдарды Икемадан Миякодзимаға көшуге мәжбүр етті. Бұл оқиғалар олар тапқан генетикалық тығырықтан шығуы мүмкін.


Сурет 4. Болжалды демографиялық тарих

Паттерсонның D статистикасы фокальды популяциялар арасындағы гендер ағыны туралы ақпаратты береді. Олар Мияко және басқа популяциялар (JPT, CHB, Окинаважима және Джомон) арасында D статикасын есептеп, Миякодзима популяциялары Ирабу/Икема популяциясына қарсы әртүрлі тарихты бастан өткергенін анықтады. Есептелген D статистикасы басқа популяциядан Ирабу/Икема популяциясына ген ағынының аз дәлелдемелер бар екенін көрсетеді, ал Миякодзима популяциялары басқа популяциялардан көші-қон белгілерін көрсетті, бұл Ирабу/Икема популяциясы басқа популяциялардан басқа ген ағынын алғанын көрсетеді. Миякодзима популяциясы. Олар гендер ағынының бастапқы популяциясын нақтылай алмаса да, солтүстік аралдардан, яғни Окинавадзимадан және т.б. Миякодзима аралдарына иммиграция кем дегенде ішінара байланысты болуы мүмкін.

Осы нәтижелерден олар демографиялық модельді және дивергенция уақыттары, көші-қон қарқыны және халық саны сияқты болжалды параметрлерді қабылдады (Cурет 5). Ұсынылған модельде ирабу/икема популяциясы алдымен 57-38 ұрпақ бұрын (шамамен 1710-950 жыл бұрын) ата-баба Рюкю популяциясынан бөлініп шықты, содан кейін оңтүстік-батыстағы Миякодзима популяциясы 27-10 аталық Рюкю популяциясынан бөлінді. ұрпақтар бұрын (шамамен 810-250 жыл бұрын) және ата-баба Рюкю популяциясының екі популяцияға (солтүстік-шығыс Миякодзима және Окинаваджима популяциясы) саралануы шамамен 18-2 ұрпақ бұрын (шамамен 540-60 жыл бұрын). Осылайша, Мияко аралдарына сырттан қоныс аударудың екі толқыны болды. Ең көне көші-қон толқыны ата-бабаларының Ирабу/Икема популяциясын тудыруы мүмкін, содан кейін соңғы көші-қон ата-баба Миякодзима популяциясымен байланысты болды. Археологиялық дәлелдемелерді ескере отырып, Ирабу/Икемаға көшу уақыты Гусуку кезеңіне (900−500 BP) қайта оралуы мүмкін, ал Миякодзимаға жақында қоныс аудару Рюкю патшалығы кезеңінде болуы мүмкін. Бұл миграциялар Мияко аралдарының қазіргі популяциялық генетикалық құрылымына әсер етеді.


Сурет 5. Болжалды демографиялық модель

«Бұл зерттеуде біз Мияко аралдарында тұратын адамдар арасындағы популяцияның бұрынғы оқшаулану тарихын және гендер ағынын ашатын генетикалық дәлелдер жасадық. Біз байқаған генетикалық құрылым Мияко аралдарында орын алған көші-қон және апаттар сияқты өткен оқиғаларды көрсетеді. Бұл зерттеу қызықты жаңа түсініктер берді және ұқсас зерттеулердің жоспары болды. Қазіргі уақытта біз OBi жобасы арқылы клиникалық ақпаратпен Рюкю архипелагынан алынған көбірек генетикалық ақпаратты жинақтауға тырысамыз және мұндай деректер Рюкю архипелагының популяция тарихын одан әрі түсінуге мүмкіндік береді және бірнеше сезімталдыққа байланысты жаңа генетикалық факторларды анықтауға пайдалы болады. жиі кездесетін және/немесе сирек кездесетін аурулар», - деді профессор Маэда.


Aquadro, C.F. және Паттон, Ю.С. 1980. Сілекей амилазасының вариациясы Перомиск: Түрлерді анықтауда қолдану. J. Сүтқоректілер. 61: 703–707.

Baudry, J. and Merriam, G. 1988. Байланыс және байланыс: ландшафттардағы функционалдық және құрылымдық үлгілер. жылы Ландшафттық экологиядағы байланыс, Proc. 2-интернат. Интернат семинары. доц. ландшафттық экологияға арналған. Münsterche Geogr. Арбейтен 29. 23-28 беттер. Редакциялаған К.Ф. Шрайбер. Мюнстер.

Bakowski, C. және Kozakiewicz, M. 1988. Орман жолының жағалау тышқандары мен сары мойын тышқандар популяцияларына әсері. Acta Theriologica (баспасөзде).

Blondel, J. 1986. Эволюциялық биогеография. Массон, Париж.

Боер, П.Ю. ден 1981. Гетерогенді және өзгермелі ортада популяциялардың өмір сүруі туралы. Oecologia (Берл.) 50: 39–53.

Buechner, M. 1987. Инсулярлық саябақтарда сақтау: саябақ шекаралары арқылы жануарлардың қозғалысына әсер ететін факторлардың модельдеу модельдері. Биол. Консерв. 41: 57–76.

Коул, Ф.Р. 1978. Ұсақ сүтқоректілердің популяциясын зерттеуде пайдалы қозғалыс кедергісі. Амер. Орта. Нат. 100: 480–482.

Дикман, CR 1987. Қалалық ортадағы тіршілік ету ортасының бөлінуі және омыртқалы түрлердің байлығы. J. Appl. Экол. 24: 337–351.

Эванс, M.G., Huang, L.L. және Dawson, W.D. 1977. Бұғы тышқандарындағы амилазалардың генетикалық вариациясы. Дж. Тұқым қуалаушылық 68: 313–316.

Fahrig, L. және Merriam, G. 1985. Тіршілік ортасының патч байланысы және халықтың өмір сүруі. Экология 66: 1762–1768 жж.

Фэрберн, Д.Дж. 1976. Бұғы тышқандарының көктемгі азаюы: Өлу немесе таралу? мүмкін. Дж.Зол. 55: 84–92.

Фэрберн, Д.Дж. 1978а. Бұғы тышқандарының таралуы, Перомискус маникуляциясы. Фитнеске проксимальды себептер мен әсерлер. Oecologia (Берл.) 32: 171–193.

Фэрберн, Д.Дж. 1978б. Дисперсиялық бұғы тышқандарының мінез-құлқы (Перомискус маникуляциясы). Мінез. Экол. Социобиол. 3: 265–282.

Фристром, Дж.В. және Спиет, П.Т. 1980. Генетиканың принциптері. Chiron Press Inc., Нью-Йорк.

Geuse, P., Bauchau, V. and Le Boulengé, E. 1985. Орталық Бельгияның орманды алқаптағы мекендеу ортасындағы кеміргіштердің таралуы және популяция динамикасы: Алдын ала нәтижелер. Acta Zool. Фенниси 173: 65–68.

Giger, R.D. 1973. Орегон штатындағы Тилламук маңындағы Таунсенд тышқанының қозғалыстары мен үйленуі. J. Сүтқоректілер 54: 648–659.

Gilpin, M.E. and Soulé, M.E. 1986. Минималды өміршең популяциялар: түрлердің жойылу процестері. жылы Сақтау биологиясы. Тапшылық және әртүрлілік туралы ғылым. 19–34 беттер. M.E. Soulé өңдеген. Синауэр Асс., Сандерленд.

Хансен, Л. және Батзли, Г.О., 1978. Ақ аяқты тышқанға азық-түлік қолжетімділігінің әсері: оқшауланған орман алқаптарындағы популяциялар. мүмкін. Дж.Зол. 56: 2530–2541.

Hansson, L. 1987. Орталық Швециядағы қараусыз қалған даланың ұсақ сүтқоректілерінің таралу жолдары. Голарктикалық эко. 10: 154–159

Harris, J.D. 1980. Бөлінген орман: Аралдар биогеографиясының теориясы және биотикалық әртүрлілікті сақтау. Чикаго, Чикаго университетінің баспасы.

Хили, М. 1966. Агрессия және бұғы тышқандарындағы популяция мөлшерін өзін-өзі реттеу. Экология 48: 377–392.

Хендерсон, М.Т., Мерриам, Г. және Вегнер, Дж. 1985. Жаппай орталар және түрлердің өмір сүруі: Ауылшаруашылық мозаикасындағы бурундучки. Биол. Консерв. 31: 95–105.

Холисова, В. 1968. Ұсақ сүтқоректілерді жемге түсті қоспалар арқылы белгілеу. Кішкентай мама. Newslett. № 2:3.

Холисова, В. 1968б. Ұсақ сүтқоректілерді маркинг жемімен тәжірибелік жемдеу нәтижелері. Зоол. 17 тізім: 311–325.

Джоуль, Дж.Х. және Кэмерон, Г.Н. 1974. Демографиялық көрсеткіштерді далалық бағалау: әсері Sigmodon hispidus популяция құрылымы. J. Сүтқоректілер 55: 309–318.

Козакевич, М. 1983. Популяция аймағын жасанды бөлудің экологиялық және экологиялық әсері. жылы Қоршаған орта және халық: бейімделу мәселелері. 22–23 беттер. Дж.Б.Калхаун өңдеген. Praeger баспасы, Нью-Йорк.

Козель, Р.М. және Флехарти, Э.Д. 1979. Жолдар арқылы кеміргіштердің қозғалысы. Оңтүстік-батыс натуралист 24: 239–248.

Лэйн, Дж.Н. 1968. Онтогенез. жылы Биология Перомиск (Rodentia) 192–193 беттер. Ж.А. Король. спец. Басылым. 2, Американдық маммологтар қоғамы.

Лефкович, Л.П. және Фахриг, Л. 1985. Тіршілік ету ортасының және популяцияның өмір сүруінің кеңістіктік сипаттамалары. Экол. Модель. 30: 297–308.

Левинс, R. 1970. Жою. жылы Биологиядағы кейбір математикалық сұрақтар. Өмір туралы ғылымдар бойынша математикадан дәрістер. Т. 2. 77–107 беттер. М.Герстенхабер өңдеген. Американдық математикалық қоғам, Провиденс, R.I., U.S.A.

Mader, H.J. 1984. Жолдар мен ауылшаруашылық алқаптары арқылы жануарлардың тіршілік ету ортасын оқшаулау. Биол. Консерв. 29: 81–96.

Merriam, G. 1984. Байланыс: Ландшафт үлгісінің негізгі экологиялық сипаттамасы. жылы Проц. Бірінші Инт. Сем. Мет. Пейзаж эко. Res. Жоспарлау. Тақырып 1. 5–15 бет. Дж. Брандт пен П. Аггер өңдеген. Роскилде, Дания.

Merriam, G. 1987. Ауыл шаруашылығы жерлеріндегі ландшафттық динамика. Trends Ecol. Эвол. 3: 16–20.

Месерве, П.Л. 1971 ж. дала тышқанының популяция экологиясы, Микрот охрогастер, Небрасканың батыс аралас прерийінде. Амер. Мидленд Нат. 86: 417–433.

Миддлтон, Дж. және Мерриам, Г. 1981. Ауыл шаруашылығы мозаикасындағы орманды тышқандар. J. Appl. Экол. 18: 703–710.

Осборн, P. 1984. Ауылшаруашылық алқаптарындағы құстардың саны және тіршілік ету ортасының сипаттамалары. J. Appl. Экол. 21(1): 63–82.

Оксли, Дж., Фентон, М.Б. және Кармоди, Г.Р. 1974. Ұсақ сүтқоректілердің популяциясына жолдардың әсері. J. Appl. Экол. 11: 51–59.

Пикетт, С.Т.А. және Томпсон, Дж.Н. 1978 ж. Патч динамикасы және қорықтарды жобалау. Биол. Консерв. 13: 27–37.

Райс, К. және Джейн, С. 1985. Өсімдіктер популяциясының генетикасы және бұзылған ортадағы эволюциясы. жылы Табиғи бұзылулар экологиясы және патч динамикасы. 287–306 беттер. С.Т.А. өңдеген. Пикет және P.S. Ақ. Академиялық баспасөз, Нью-Йорк.

Роквелл, Р.Ф. және Барроклоу, Г.Ф. 1987. Гендік ағым және популяциялардың генетикалық құрылымы. жылы Құстардың генетикасы: популяция және экологиялық көзқарас. 223–255 беттер. Ф.Кук пен П.А. Бакли. Академиялық баспасөз, Лондон.

Рофф, Д.А. 1975. Популяцияның тұрақтылығы және гетерогенді ортадағы дисперсия эволюциясы. Oecologia (Берл.) 19: 217–237.

Шоневальд-Кокс, C.M. және Бейлс, Ю.В. 1986. Шекаралық модель: Қорықтарды жобалау мен сақтаудың географиялық талдауы. Биол. Консерв. 38: 305–322.

Шрайбер, Р.К. және Грейвс, Дж.Х. 1977. Ұсақ сүтқоректілердің қозғалысына мүмкін болатын кедергілер ретінде электр желісі дәліздері. Ам. Орта. Табиғат. 97: 504–508.

Soulé, M.E. and Simberloff, D. 1986. Генетика және экология қорықтарды жобалау туралы не айтады? Биол. Консерв. 35: 19–40.

Свихарт, Р.К. және Слейд, Н.А. 1984. Жол қиылысы Sigmodon hispidus және Микрот охрогастер. J. Сүтқоректілер. 65: 357–360.

Szacki, J. 1987. Экологиялық дәліздер банк тышқандары популяциясының құрылымы мен ұйымдастырылуын анықтайтын фактор ретінде. Акта Териол. 32: 31–44.

Темплтон, А.Р. 1986. Коадаптация және аутбридингтік депрессия. жылы Сақтау биологиясы. Тапшылық және әртүрлілік туралы ғылым. 105–116 беттер. M.E. Soulé өңдеген. Синауэр Асс., Сандерленд.

Вриденгук, Р. 1985. Жануарлардың популяциясының генетикасы және бұзылуы: жергілікті жойылулар мен қайта колонизациялардың гетерозиготалық пен фитнеске әсері. жылы Табиғи бұзылулар экологиясы және патч динамикасы. 266–286 беттер. С.Т.А. өңдеген. Пикет және P.S. Ақ. Академиялық баспасөз, Нью-Йорк.

Винс, Дж.А. 1985. Омыртқалылардың құрғақ және жартылай құрғақ экожүйелердегі қоршаған ортаның бұзылуына жауаптары. жылы Табиғи бұзылулар экологиясы және патч динамикасы. 169–196 беттер. С.Т.А. өңдеген. Пикет және P.S. Ақ. Академиялық баспасөз, Нью-Йорк.

Уилкинс, К.Т. 1982. Автомобиль жолдары кеміргіштердің таралуына кедергі ретінде. Оңтүстік. Нат. 37: 459–460.

Wilson, D.S. 1980. Популяциялар мен қауымдастықтардың табиғи сұрыпталуы. Бенджамин/ Каммингс баспасы. Co., Menlo Park.

Wright, S. 1931. Мендельдік популяциялардағы эволюция. Генетика 16: 97–159.

Wright, S. 1978. Популяциялардың эволюциясы мен генетикасы. Т. 4. Чикаго университеті баспасы, Чикаго.


Кіріспе

Адамдар генетикалық үздіксіз түр ретінде сипатталды 1, бұл жергілікті бейімделуге кедергі жасайды 2,3. Біздің түріміз әр түрлі климаттар мен мекендейтін орталарды 5 мекендейтін ең кең таралған түрлердің қатарына кіру үшін мінез-құлық икемділігіне 4 сүйенді. Біздің ең жақын туыстарымыздың ішінде шимпанзе (Пан троглодиттер) 6 , сонымен қатар жергілікті және аймақтық масштабта кең мінез-құлық вариациясын көрсетеді және тіршілік ету ортасы мен климатының кең ауқымын алады, сонымен бірге аз байланысты морфологиялық вариацияны көрсетеді 7,8 . Дегенмен, бүгінгі күні олардың генетикалық әртүрлілік үлгісі екіжақты: кейбір зерттеулер барлық популяциялар арасындағы байланысты дәлелдейді 9,10 , ал басқалары шимпанзелер таксономиялық түрде төрт географиялық кіші түрге бөлінген деген қорытындыға келді 11,12,13,14,15 . Шимпанзе популяцияларының мінез-құлық өзгермелілігі мен икемділігінің жоғары дәрежесін ескере отырып, шимпанзедегі генетикалық әртүрліліктің кең ауқымды үлгілерін сипаттау олардың қоршаған ортаның өзгеретін жағдайларына қалай бейімделетінін түсіну үшін маңызды 16 . Атап айтқанда, олардың диапазонындағы генетикалық байланыс сигналы, адамдар сияқты, шимпанзелерде жергілікті белгілерді бекіту салыстырмалы түрде баяу екенін және мінез-құлық икемділігі оларға экологиялық қиындықтарға тез және динамикалық жауап беруге мүмкіндік береді.

Африкадағы адам ауылшаруашылық қоныстарының жақында өсуіне және кеңеюіне дейін (шамамен 5-2 BP) 17,18 шимпанзе Экваторлық Африкада үздіксіз дерлік таралған 7 . Шимпанзелер мен боноболарды бөлетін көші-қонға өзендер негізгі кедергі болып табылады.Панискус), сонымен қатар шимпанзенің қазіргі уақытта танылған төрт кіші түрінің үшеуі: Нигерия-Камерун (Pan troglodytes ellioti), орталық (Пан троглодиттер троглодиттер) және шығыс (Pan troglodytes schweinfurthii) шимпанзелер 19 (1-сурет). Өзен жүйелері, алайда, динамикалық және құрғақ кезеңдерде немесе табиғи көпірлер пайда болған кезде шашырау үшін өткізгіш болуы мүмкін 20 . Сонымен қатар, тосқауылдың бұл түрінің болуы оның айналасында гендік ағынның пайда болу мүмкіндігін жоққа шығармайды, бұл шимпанзелердің алдыңғы кез келген зерттеулерінде кіші түрлерді белгілейтін кедергілерде сыналмаған. Сол сияқты, батыс шимпанзелерді бөлетін құрғақ, ені 200 км орман-саванна мозаикасы Дагомей саңылауы (Пан троглодиттер қарсы) және П. т. эллиоти, сондай-ақ динамикалық, өйткені бұл аймақта жақында тропикалық ормандар 4 жыл бұрын BP болды (21 сілтеме

160 шимпанзе ұрпақтары 22 ). Бір қызығы, кіші түр сызығы бойынша морфологиялық белгілердің дискретті географиялық кластерленуі түбегейлі көрсетілмеген 23,24,25 және шимпанзелер популяциялар арасында айтарлықтай мінез-құлық өзгерістерін көрсетсе де, бүгінгі күнге дейін кіші түрлерге тән әмбебап мінез-құлық, яғни тас лақтыру жоқ. бірегей болып табылады П. т. қарсы, бірақ бірнеше зерттеу орындарында ғана байқалды 26.

Ағымдағы шамамен шимпанзе кіші түрлері 1 диапазонында, үлгілерді жинау орындары мен ұсынылған кіші түрлердің географиялық кедергілері. Әрбір кіші түр популяциясы үшін генотиптелген даралардың жалпы саны және сынама алу орындарының саны көрсетілген. арасында орналасқан тарихи халықтың көп бөлігі П. т. эллиоти және П. т. қарсы популяциялар жойылды, бұл деректерде іріктеуде үлкен алшақтық туғызды. Назар аударыңыз, Либерия мен Экваторлық Гвинеядағы жалпыұлттық зерттеулер кезінде жиналған үлгілер біздің кеңістіктік анық талдауларымызға енгізілген және мұнда сынамаларды бөлудің географиялық орталық нүктелері ретінде көрсетілген.

Үздіксіз таралған популяцияда шектеулі дисперсия генетикалық әртүрліліктің болжамды үлгісін қоздырады, ол қашықтық бойынша оқшаулау (IBD) деп аталады, ол географиялық қашықтық ұлғайған сайын ұқсастық азаюының үздіксіз градиенті (клиниясы) ретінде көрінеді 27 . Бұл үлгіден анықталатын ауытқулар дисперсияны азайтатын немесе кедергі келтіретін географиялық немесе мінез-құлық кедергілерінің дәлелі болып табылады, осылайша генетикалық дифференциацияның географиялық жылдамдығының артуына әкеледі. Шимпанзелердің тарихи үздіксіз географиялық таралуы олардың диапазонында 7 болғанымен, шимпанзелердің генетикалық әртүрлілігін зерттеу 11,12,13 кіші түрлердің классификацияларына немесе популяция құрылымының белгілі бір дәрежесіне 14 сәйкес келетін үзілістерді көрсетуге бейім болды. Генетикалық деректердің географиялық кластерленуін анықтау үшін бұл зерттеулер үлгілердің кеңістікте таралуын есепке алмайтын бірнеше түрлі «кеңістіктік агностикалық» тәсілдерге сүйенді. Оларға Байездік кластерлеу алгоритмдері (мысалы, ҚҰРЫЛЫМ 28) кіреді, олардың нәтижелері IBD деректерде 29,30,31 және негізгі құрамдас талдаулар болған кезде біржақты болуы мүмкін, бұл әдіс топ арасындағы айырмашылықтарды барынша арттыруға арнайы арналған әдіс 32 . Дегенмен, бүгінгі күнге дейін шимпанзе популяциясының түрлер құрылымын зерттеуде генетикалық үлгілердің географиялық орнын талдау үлгісіне енгізетін және нөлдік модельде IBD болжайтын кеңістіктік айқын әдістер көрсетілмеген 9,33 . Маңыздысы, IBD болған кезде кеңістіктік агностикалық әдістерді пайдаланған кезде, теңгерілмеген іріктеу нақты үлгіге қарамастан деректердің дискретті стратификациясын анықтайды 9,29,30,33,34,35,36 және оны талдау арқылы өтеу мүмкін емес. көбірек локустар (яғни, SNP көп саны) 37 . Көбінесе саяси тұрақсыз немесе шалғай аймақтарды қамтитын шимпанзелердің кең ауқымынан инвазивті емес үлгілерді алудың логистикалық қиындықтарына байланысты шимпанзе популяциясының құрылымының алдыңғы зерттеулері шағын және кластерленген деректер жиынына сүйенді және көбінесе хайуанаттар бағы мен қорық үлгілерін пайдаланды. 11,12,13,14,15 әрі қарай белгісіздік тудыратын белгісіз шыққан. Сондықтан шимпанзе популяциясының құрылымы туралы алдыңғы есептер IBD 9,33 болған кезде дисперсті және біркелкі емес сынамалардан тұратын деректер жиынына кеңістіктік агностикалық талдауларды қолдану арқылы бейтарап болуы мүмкін және кейбір үлгілердегі шығу тегі популяциялары туралы қате біліммен одан әрі шатастырылуы мүмкін. Шындығында, геномдық реттілік деректерін пайдаланған шимпанзе популяциясының тарихының ең жан-жақты зерттеулері 14,15 тұтқындалған жеке тұлғалардан алынған үлгілердің салыстырмалы түрде аз санына негізделген және соңғы зерттеулерден гөрі кіші түрлер арасындағы дивергенцияның сәйкес модельдеріне көбірек көңіл бөлді. кеңістіктегі генетикалық байланыс.

Бұл зерттеуде біз географиялық қамтудың бұрын-соңды болмаған деңгейін қамтамасыз ететін кең үлгіні талдау арқылы шимпанзелер ауқымындағы соңғы генетикалық байланысты бағалауды мақсат еттік.Пан африкалық бағдарламасының бөлігі: Мәдени шимпанзе (PanAf) 38 , 8 жыл ішінде біз барлық түрлер диапазоны бойынша 18 елдегі 55 елді мекеннен 5000-нан астам жабайы шимпанзе нәжіс үлгілерін инвазивті емес түрде жинап, генотиптендік. Біз жеке генотиптерді (аллель ұзындығы полиморфизмі) 14 микросателлиттік маркерлерге дейін жинадық, өйткені олар үнемді және инвазивті емес жиналған үлгілерді дәл генотиптеуге мүмкіндік береді 39 . Басқа түрлердегі алдыңғы зерттеулер (жеміс шыбындары 40 , балықтар 41,42 , құстар 43 , қосмекенділер 44 , жабайы қабандар 34 , мысықтар 45 және қоңыздар 46 ) 6-14 микросателлиттік локустардың тіпті нәзік популяция құрылымын анықтауға жеткілікті ақпарат беретінін көрсетті. Бұдан басқа, сынама алу шимпанзе популяциясының құрылымын анықтауға қалай әсер ететінін алдыңғы зерттеуде он бір локус іріктеу бұрмалануынан туындаған популяция құрылымының жалған сигналдарын жеңу және IBD 9 сигналын ашу үшін жеткілікті екенін көрсетті. Микросателлит маркерлері жылдам дамып, селективті бейтарап болады деп күтілетіндіктен, олар ген ағынының үлгілеріне өте сезімтал, әсіресе эволюциялық таяз уақыт аралығында. Талдауларымыз үшін біз таралуды ақпараттандыру үшін кеңістіктік айқын тәсілдерді қолдану арқылы кеңістіктегі геореференцияланған генетикалық деректерімізді модельдедік, осылайша популяция құрылымының априорлық анықтамаларынан немесе біртекті іріктеу болжамдарынан аулақ болдық, осылайша алдыңғы зерттеулермен байланысты бұрмалануларды азайттық.


Географиялық аймақтар субпопуляциялар/демелер ретінде - Биология

Деме (грек тілінен аударғанда «халық» дегенді білдіреді және бастапқыда ежелгі Грециядағы саяси бөлініске қатысты «deem» деп айтылады) биологияда 1930 жылдардан бастап түр ішіндегі жергілікті тұқымдас популяция термині ретінде қолданылып келеді. Осылайша, демелерді тану биологиялық нәсілдердің немесе кіші түрлердің болуымен шатастырылуы мүмкін және оны негіздеу болып көрінуі мүмкін.

Түр деңгейінен төмен популяция бірліктерін атауды негіздеу қарапайым фактіге негізделген, бұл түрдің мүшелері сирек, тіпті, түрдің географиялық ареалында біркелкі таралады. Біркелкі емес таралу даралардың кластерлерінің басқа осындай кластерлерден ішінара оқшаулануына әкеліп соғуы мүмкін, яғни кластерлердің ішінде олардың арасындағыға қарағанда көбірек араласу - жай ғана жақын болғандықтан. Бұл термин осындай кластерлерге арналған деме әдетте қолданылады. Осылайша, оқшауланған тоғандағы жасыл бақалар, дала иттеріндегі қала немесе жабайы күнбағыс егістігі деместің мысалы болуы мүмкін.

Егер демалар әртүрлі жергілікті орталарды мекендесе, табиғи сұрыпталу осы популяцияларда әртүрлі бағытта әрекет етуі мүмкін, нәтижесінде жеке демелердің сипаттамаларында генетикалық және тіпті физикалық өзгерістер болуы мүмкін. Мутация және генетикалық өзгерістердің басқа түрлері сияқты эволюцияның басқа процестері де демикалық оқшаулану дәрежесіне байланысты бұл айырмашылықтарды күшейте алады.

Деме концепциясының проблемасы - түрлер ішінде демелерді тану үшін нақты критерийлер жиынтығы жоқ. Әдетте, кейбір кеңістіктік бөліну немесе генетикалық алмасуға басқа да айқын кедергі күтілетін нәтиже ретінде генетикалық немесе физикалық айырмашылықтар бар анықтама болып табылады. Демалар, алайда, түрлер ішіндегі популяциялар және анықтамасы бойынша гендерді сол түрдің басқа демелерімен тікелей, көрші демелер жағдайында немесе кеңінен бөлінген демдер жағдайында қадамдар тізбегі арқылы алмастырады.

Демалар да өткінші. Стивен Джей Гулдтың айтуынша Эволюциялық теорияның құрылымы, демдердің «кеуекті шекаралары» бар, олар «дискретті [эволюциялық] нысандар» ретінде жұмыс істемейді және «тек ... мекендеу ортасының өтпелі және шоғырлы табиғатымен анықталады» (647-бет). Ричард Доукинс, в Өзімшіл ген, демелерді «аспандағы бұлттарға немесе шөлдегі шаңды дауылдарға ... уақытша жиналуларға» теңеді (36-бет). Сонымен қатар, егер демалар кеңістіктік жағынан бөлек кластерлер болса да, олардың фенотиптік белгілері қоршаған ортаның градиенттеріне жауап ретінде бір-біріне жіктелуі мүмкін, осылайша демалар арасындағы шекараларды одан да азырақ ажыратады. Бұл клиникалық таралу ретінде белгілі.

Қабылданған жалпы анықтаманы ескере отырып, демалар адам түрінің ішінде бар деп айтуға болады, онда олар жартылай оқшауланған эндогамиялық (сөзбе-сөз «ішіндегі неке») популяциялар ретінде анықталады. Оқшаулау Жаңа Гвинея таулы тауларындағы бөлек және оңаша аңғарларды мекендейтін кез келген қоғамдардағы сияқты кеңістіктік немесе хутериттер, меннониттер және амиштер сияқты топтардың діни негізде оқшаулануындағы мәдени болуы мүмкін.

Барлық адам популяциясы бір түрдің өкілдерінен тұрады. Осылайша, анықтамасы бойынша олар басқа популяциялармен тікелей немесе жанама түрде гендермен алмасады. Нақтырақ айтқанда, тіпті ең оқшауланған адам популяциясы да белгілі бір уақытта көрші популяциялармен ген ағынын бастан кешірді. Мысалы, бөгде адамдар әрқашан хутериттерге үйленді, ал хутериттер үйленді. Уақыт өте келе, адамның демелері кез келген басқа түрлер сияқты эфемерлі болып табылады, және, мүмкін, адамның қозғалғыштық пен генетикалық алмасуға бейімділігін ескере отырып.

Сонда сұрақ туындайды: деме ұғымы мен биологиялық нәсіл немесе кіші түр ұғымы арасында қандай байланыс бар? Екеуі де түр деңгейінен төмен ұсынылған популяциялар. Дәстүрлі түрде биологиялық нәсіл бір жалпы аймақты мекендейтін және генетикалық және/немесе физикалық сипаттамаларды бөлісетін туыстық демелердің тобы болып саналды (Savage 1977 Mettler et al. 1988).

Деме тұжырымдамасы үшін белгіленген шектеулер нәсілдер немесе кіші түрлер сияқты үлкенірек топтарды қарастыру үшін сабақ береді, өйткені бұл шектеулер көбірек популяцияларда айқынырақ болады. Түр ішіндегі үлкен популяцияларда генетикалық және физикалық вариация көбірек болады, сондықтан нақты биологиялық сипаттамаларға ие болу мүмкіндігі одан да аз болады. Үлкен популяциялар арасында гендер ағыны көбірек болғандықтан, мұндай популяциялар арасындағы шекаралар одан әрі бұлыңғыр және нақты биологиялық мәні мен пайдалылығы азырақ болады. Ең жақсы жағдайда, Лоуренс Меттлер және т.б. назар аударыңыз, субспецификалық топтарды анықтау және атау «таза субъективті» және «түсінікті қарым-қатынас» мақсатында «ыңғайлы мәселе» (1988, 48-бет).

ҚАРАҢЫЗ Кластерлер гендік қордың кіші түрлері.


Қосымшалар

1-қосымша: Көпбұрышқа арналған теоремалар

-ның көпбұрышын қарастырамыз Н демес. Қашан Н≥3 болса, келесі теоремаларды дәлелдей аламыз:

Біздің алгоритмімізде көпбұрыш Н demes сызықтық тізбегіне (Н−1) демес.

Орташа сан А Н арқылы беріледі

Ықтималдық П(1) арқылы өрнектеледі

Төменде жоғарыдағы теоремаларды дәлелдейміз. Теорема (1) анық: бірінші сөну демі қалай таңдалса да, біз бірдей сызықтық тізбекті аламыз (Н − 1) демес. Сол сияқты (3) теореманы оңай дәлелдеуге болады: егер тізбектің соңғы демдері өшіп қалса, соңғы кезеңде тек бір дем қалады. Демек, бізде теңдеу бар. 3.

Көпбұрыштарға қатысты теореманы (2) математикалық индукция арқылы дәлелдеуге болады. Біз теңдеу деп есептейміз. 2 орындалады Нк. Төменде біз оның сәйкес келетінін дәлелдейміз Н=к+1. Біріншіден, бүтін сан к деп болжанады, яғни, к=2n. Теоремадан (1), А2n+1 көпбұрыш үшін берілген А2n сызықтық тізбек үшін. Біз «jth» deme (немесе deme j), деме орналасқан кезде jсызықтық тізбектегі позиция (2nj≥1). 2 барn келесі (екінші) жойылуды таңдау жолдары. Егер екінші сөну демеу тізбектің соңында болса (деме 1 немесе 2n), соңғы оқшауланған демелердің орташа санына айналады А2n көпбұрыш үшін бұл ықтималдық 1/ арқылы жүредіn. Егер екінші сөну демеушісі соңына жақын болса (2 немесе 2n−1), онда орташа сан (1+) боладыА2n-1). Сол сияқты, егер jші немесе (2nj+1) екінші деме жойылып бара жатыр (nj≥3), ол болады А j+А2n-j+1. Бұл 1/ ықтималдығымен де орын алады.n. Демек, бізде бар

Жоғарыдағы теңдеу мынаған әкеледі А2n+1=(2n+1)/3. Осылайша (2) теорема дәлелденеді к біркелкі. Сол сияқты, біз бұл теореманы тақ сандар үшін дәлелдей аламыз к.