Galvenā atšķirība starp mutāciju ātrumu un aizstāšanas ātrumu ir tāda, ka mutācijas ātrums ir jaunu mutāciju rašanās biežums vienā gēnā, pamatojoties uz dzēšanu, ievietošanu vai aizstāšanu, savukārt aizstāšanas līmenis ir to mutāciju biežums, kas rodas sakarā ar uz nukleotīdu aizstāšanu DNS secībā.
Mutācija ir izplatīts termins molekulārās bioloģijas, ģenētikas un iedzimtības jomā. Mutāciju ātrums un aizstāšanas ātrums nosaka ģenētiskās daudzveidības apjomu un evolūcijas ātrumu noteiktā organismu līnijā.
Kas ir mutāciju ātrums?
Mutāciju ātrums ir jaunu mutāciju biežums vienā gēnā vai organismā laika gaitā. Tas nav nemainīgs un neaprobežojas tikai ar vienu mutācijas veidu. Tādējādi pastāv dažādas mutācijas. Mutāciju ātrums ir norādīts noteiktām mutāciju klasēm, piemēram, punktu mutācijām, kas var rasties nukleotīdu ievietošanas, dzēšanas un/vai aizstāšanas dēļ. Punktu mutācijas ir pakļautas izmaiņām vienā bāzē, un missense un nonsense mutācijas ir divi punktu mutāciju apakštipi. Šiem mutāciju ātrumiem ir vairākas dabiskas laika vienības. Tās raksturo kā mutācijas uz bāzes pāri uz šūnu dalīšanos vai pa gēnu paaudzē, vai pa genomu paaudzē.
Attēls 01: Mutāciju ātrums
Organisma mutācijas ātrums parasti mainās visā garumā, un to spēcīgi ietekmē katra organisma ģenētika un vide. Palielinoties mutāciju ātrumam, palielinās arī tādi veselības riski kā vēzis un iedzimtas slimības cilvēkiem. Viens no veidiem, kā noteikt mutāciju ātrumu, ir svārstību tests, kas pazīstams arī kā Lurijas-Delbrukas eksperiments. Šī metode ir svarīga mutāciju ātrumam, jo tā eksperimentāli pierāda, ka mutācija var notikt bez atlases.
Mutāciju ātrums dažādās sugās un dažādos reģionos ir atšķirīgs. Cilvēka mutāciju ātrums vīriešiem (spermas) ir augstāks nekā mātītēm (olšūnām). Tas parāda, ka cilvēka genoms uzkrāj apmēram 64 jaunas mutācijas, lai radītu gametas. Cilvēka mitohondriju DNS ir augsts mutāciju līmenis. Mutāciju ātruma evolūcijas teorija identificē trīs galvenos spēkus, un tie ir kaitīgāku mutāciju ģenerēšana ar augstāku mutāciju ātrumu, izdevīgāku mutāciju ģenerēšana ar augstāku mutāciju ātrumu un vielmaiņas izmaksām, kā arī samazināts replikācijas ātrums, lai novērstu mutāciju.
Kas ir aizstāšanas līmenis?
Aizvietošanas ātrums ir visbiežāk izmērītā mutāciju klase, kuras pamatā ir nukleotīdu aizstāšana DNS sekvencē. Tos ir vieglāk izmērīt ar standarta DNS analīzi. Mutāciju aizstāšanas ātrumam ir atšķirīgs mutāciju līmenis paaudzē nekā citām mutāciju klasēm, kas bieži ir augstas. Daudzās organisma genoma vietās ir mutācijas ar nelielu fitnesa efektu, un tās sauc par neitrālām vietām.
2. attēls: aizstāšanas līmenis
Mutācijas dažādās sugās atšķiras, un aizvietojumos tiek mērīts atšķirīgs nukleotīdu aizstāšanas ātrums. Tās sauc par fiksētām mutācijām, un tās mēra uz bāzes pāri vienā paaudzē. Fiksētās mutācijas ir izmaiņas, kas notiek gēna secībā, nemainot šī gēna ražotos proteīnus. Tos parasti izmanto kā mutāciju ātruma aplēses. Aizstāšanas koeficients tiek aprēķināts, ja mutāciju skaits katrā paaudzē tiek reizināts ar varbūtību, ka jaunā mutācija sasniegs fiksāciju.
Kādas ir līdzības starp mutāciju ātrumu un aizstāšanas ātrumu?
- Mutāciju un aizstāšanas rādītāji ir svarīgi populācijas ģenētikā.
- Turklāt abi sniedz ieskatu ģenētiskajā daudzveidībā.
- Tie arī sniedz informāciju par populāciju evolūciju.
- Abas likmes tiek aprēķinātas pēc noteiktas formulas.
Kāda ir atšķirība starp mutāciju ātrumu un aizstāšanas ātrumu?
Mutācijas ātrums ir jaunu mutāciju rašanās biežums vienā gēnā, pamatojoties uz dzēšanu, ievietošanu vai aizstāšanu, savukārt aizstāšanas ātrums ir to mutāciju ātrums, kas rodas DNS sekvences nukleotīdu aizstāšanas dēļ. Šī ir galvenā atšķirība starp mutāciju un aizstāšanas ātrumu. Mutāciju rādītāji novērtē ģenētiskās daudzveidības apjomu, savukārt aizstāšanas rādītāji novērtē evolūcijas ātrumu. Turklāt mutācijas ātruma formula ir μ=m/N, kur N ir vidējais šūnu skaits vienā kultūrā, savukārt aizstāšanas ātruma formula ir jauno mutāciju skaits katrā paaudzē (Nu), kas reizināts ar varbūtību, ka katra jauna mutācija sasniedz. fiksācija (1/N), kas ir vienāds ar u.
Šajā tabulā ir apkopota atšķirība starp mutāciju un aizstāšanas ātrumu.
Kopsavilkums - mutāciju biežums pret aizstāšanas ātrumu
Mutāciju un aizstāšanas rādītāji ir svarīgi ģenētiskās daudzveidības parametri. Mutācijas ātrums ir jaunu mutāciju rašanās biežums vienā gēnā, pamatojoties uz delecijām, iestarpinājumiem vai aizvietojumiem, savukārt aizstāšanas ātrums ir to mutāciju ātrums, kas rodas DNS sekvences nukleotīdu aizstāšanas dēļ. Mutāciju ātrums novērtē ģenētiskās daudzveidības apjomu, savukārt aizstāšanas ātrums novērtē evolūcijas ātrumu. Šeit ir apkopota atšķirība starp mutāciju ātrumu un aizstāšanas ātrumu.
