Computational Simulations of Evolutionary Dynamics: The Fate of Deleterious Alleles
(2014) BINP32 20141Degree Projects in Bioinformatics
- Abstract
- When a severe deleterious mutation appears in a population, it is expected to disappear through negative selection within a few generations. However, the variance of this number is significantly large to allow some deleterious mutations to exist for several generations. To extend the understanding about these dynamics can help to prevent and treat genetic disease in humans and other species. In order to understand this evolutionary process, computer simulations of deleterious mutations in populations have been performed. This will answer fundamental questions such as expected number of individuals affected by mutation, as well as number of generations until extinction. The approach of simulation will confirm results primarily calculated... (More)
- When a severe deleterious mutation appears in a population, it is expected to disappear through negative selection within a few generations. However, the variance of this number is significantly large to allow some deleterious mutations to exist for several generations. To extend the understanding about these dynamics can help to prevent and treat genetic disease in humans and other species. In order to understand this evolutionary process, computer simulations of deleterious mutations in populations have been performed. This will answer fundamental questions such as expected number of individuals affected by mutation, as well as number of generations until extinction. The approach of simulation will confirm results primarily calculated before, but will also outline completely new findings, such as how the average number of individuals in a mass of family lines with a deleterious mutation strives towards an equilibrium-like state, and how haplotype frequencies in a population can be used to find probable relationships between individuals with similar phenotype. (Less)
- Popular Abstract (Swedish)
- Går evolution att simulera?
Det finns sedan länge etablerade modeller för mekaniken bakom evolution. Dessa modeller beskriver hur vissa egenskaper kan uppstå genom mutation och eventuellt ge bättre förutsättningar för individen som kan sprida sitt gynnade anlag. Över lång tid och och rätta förutsättningar kan en gen som hade sitt ursprung i en enda mutation bli den som dominerar den genetiska uppsättningen för hela den arten.
Lika viktigt för att förstå evolution är att kartlägga de effekter som uppkommer av mutationer som leder till negativa förutsättningar för individen. Dessa negativa förutsättningar kan ibland klassas som en genetiska sjukdomar.
För att utforska detta område har man med hjälp av datorer simulerat vad som... (More) - Går evolution att simulera?
Det finns sedan länge etablerade modeller för mekaniken bakom evolution. Dessa modeller beskriver hur vissa egenskaper kan uppstå genom mutation och eventuellt ge bättre förutsättningar för individen som kan sprida sitt gynnade anlag. Över lång tid och och rätta förutsättningar kan en gen som hade sitt ursprung i en enda mutation bli den som dominerar den genetiska uppsättningen för hela den arten.
Lika viktigt för att förstå evolution är att kartlägga de effekter som uppkommer av mutationer som leder till negativa förutsättningar för individen. Dessa negativa förutsättningar kan ibland klassas som en genetiska sjukdomar.
För att utforska detta område har man med hjälp av datorer simulerat vad som händer när en sådana negativa mutationer uppstår. Detta har gjorts genom att följa flera miljoner tänkbara evolutionära förlopp som följer efter att en sådan mutation uppstått.
Resultaten från dessa simulationer visar att allvarliga mutationer kommer att dö ut efter några få generationer efter att den uppstått. Detta beror på att de individer som bär mutationen kommer att ha en minskad chans att överleva och få avkomma. För mindre allvarliga mutationer så är förloppet inte lika dramatiskt. Detta innebär att det finns en större möjlighet för dessa mutationen att finnas kvar efter ibland flera hundra generationer. Detta trotts att de är evolutionärt missgynnade.
Med hjälp av denna simulerade data har man dessutom kunnat se i vilken utsträckning mutationer kan ha gemensam evolutionärt ursprung, eller om de har uppstått oberoende av varandra. Detta har man kunnat göra med Bayesiansk sannolikhetsteori, en teori som fått allt större utrymme i när datorer har kunna utföra de ofta avancerade uträkningar som krävs.
Med de nya resultaten har också nya insikter i gjorts som hjälper oss att förstå evolution på ett mer konkret sätt. Insikter som kan hjälpa i förståelsen av genetiska sjukdomar och hur de ska behandlas!
Handledare: Torbjörn Säll
Examensarbete för masterexamen 60 hp i bioinformatik 2014
Biologiska institutionen, Lunds universitet (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
http://lup.lub.lu.se/student-papers/record/4934568
- author
- Cesarini, Simon
- supervisor
- organization
- course
- BINP32 20141
- year
- 2014
- type
- H2 - Master's Degree (Two Years)
- subject
- language
- English
- id
- 4934568
- date added to LUP
- 2015-01-14 09:47:01
- date last changed
- 2015-01-14 09:47:01
@misc{4934568,
abstract = {{When a severe deleterious mutation appears in a population, it is expected to disappear through negative selection within a few generations. However, the variance of this number is significantly large to allow some deleterious mutations to exist for several generations. To extend the understanding about these dynamics can help to prevent and treat genetic disease in humans and other species. In order to understand this evolutionary process, computer simulations of deleterious mutations in populations have been performed. This will answer fundamental questions such as expected number of individuals affected by mutation, as well as number of generations until extinction. The approach of simulation will confirm results primarily calculated before, but will also outline completely new findings, such as how the average number of individuals in a mass of family lines with a deleterious mutation strives towards an equilibrium-like state, and how haplotype frequencies in a population can be used to find probable relationships between individuals with similar phenotype.}},
author = {{Cesarini, Simon}},
language = {{eng}},
note = {{Student Paper}},
title = {{Computational Simulations of Evolutionary Dynamics: The Fate of Deleterious Alleles}},
year = {{2014}},
}