Fiksacijski indeks (ST) jest mjera populacijske diferencijacije zbog njene genetičke strukture. Obično se procjenjuje na osnovu podataka o genetičkom polimorfizmu, kao što su jednonukleotidni polimorfizam (SNP) ili mikrosateliti. Kao poseban oblik Wrightove -statistike, to je jedna od najčešće korištenih statistika u populacijskoj genetici.Hadžiselimović R. (2005): Bioantropologija – Biodiverzitet recentnog čovjeka. Institut za genetičko inženjerstvo i biotehnologiju (INGEB), Sarajevo, .
Definicija Dvije uobičajene definicije za ST na datom lokusu zasnivaju se na varijansi alelnih frekvencija između populacija i vjerovatnoći njihovog identiteta preko predaka. Ako je je frekvencija alela u ukupnoj populaciji, je varijansa frekvencije alela među različitim subpopulacijama, mjerena njihovom veličinom, a je varijansa alelnog stanja u ukupnoj populaciji, ST je definiran kao:
Ova definicija, po Wrightovom FST mjeri iznos genetičke varijanse kojim se može objasniti struktura populacije. Također se može smatrati i dijelom ukupne različitosti koja nije posljedica prosječne različitosti unutar subpopulacija, Tu se različitost mjeri vjerojatnošću da su dva nasumično odabrana alela različita. Može se također uzeti da je
. Ako frekvencija alela u toj populaciji iznosi , a relativna veličina te populacije je , tada
Alternativno,Durrett R. (2012): Probability models for DNA sequence volution|url=http://books.google.com/books?id=o4_bMHy7jFoC, 2008, Springer Verlag, Berlin, . , gdje je vjerovatnoća identiteta pretka dvije individue data tako da su one u istoj subpopulaciji, a je vjerovatnoća da su dvije individue iz ukupne populacije identične po porijeklu. Upotreba ove definicije, FST može se interpretirati koliko su bliske dvije individue iste subpopulacijebliskear, u poređenju sa ukupnom populacijom. Ako je stopa mutacija niska, ova interpretacija može naći eksplicitnije veze vjerovatnoće identiteta porijekla koalescentnog vremenskog puta: ako T0 i T označavaju prosječno vrijeme koalescencije individua iz iste subpopulacije i ukpne populacije. Tada je
Ova formulacija se odnosi na prosjek koji se očekuje procjenom genetičkih podataka, a vodi ka razvoju različitih obrazaca procjene ST.
Procjene U praksi, ni jedak kvantitet upotrebljen za definicije može se lako proračunati. Posljedica je da različiti estimatori predlažu i različite procjene. Primjer je procjena koja je primjenljiva na podatke o DNK sekvencama: ,
gdje and predstavlja prosjek broja razlika u uparivanju dvije individue iz različitih subpopulacija () ili iz iste () subpopulacije. Prosjek parnih razlika među populacijama može se izračunati kao suma međuparnih razlika podijeljenih brojem parova. Međutim, ova procjena ST je pristrasna kada je veličina uzorka mala ili varira među proučavanim populacijama. Stoga se za izračunavanje ST u praksi primijenjuju složenije metode. Dvije od najrasprostranjenijih procedura su pokazatelji prema Weiru i Cockerhamu (1984. -), prilagođena za analizu molekulske genetičke raznolikosti.
Interpretacija Ovo poređenje genetičke varijabilnosti unutar i između populacija se često koristi u primijenjenoj populacijskoj genetici. Vrijednosti se kreću od 0 do 1, pri čemu nulta vrijednost podrazumijeva potpunu panmiksiju, što znači da se jedinke dvije posmatrane populacije slobodno pare. Vrijednost 1 podrazumijeva da se sve genetičke varijacije objašnjavaju strukturom populacije, a da dvije poređene populacije se međusobno genetički ne raznolikuju. Za idealizirane modele poput Wrightovog, tj. model otoka otoka, ST može se koristiti za procjenu stope migracija. Prema tom modelu, ta stopa je:
.
Interpretacija ST može biti teško kada su analizirani podaci visoko polimorfni. U ovom slučaju, vjerojatnost identiteta porijekla je vrlo niska i ST može imati proizvoljno nisku gornju granicu, što bi moglo dovesti do pogrešnog tumačenja podataka. Također, strogo govoreći ST nije genetička udaljenost, jer ne zadovoljava „trokut nejednakosti“. Kao posljedica toga, i dalje se razvijaju novi obrasci za mjerenje genetičke diferencijacije.
FST u ljudskim populacijama Mešunarodni HapMap projekat International HapMap Project, za grananje populacijskog stabla po ST procjenjuje primjenom SNP podataka. Preko autosoma, ST je procijenjen na 0,12. Značaj ove ST vrijednosti kod ljudi je još sporan. Kao što ST nula znači da nema divergencije između populacija, STje jedan od indikakora stanja kompletne izolacije populacija.
Antropolozi često citiraju rad Richarda Lewontina iz 1972. koji je došao do sličnih vrijednosti i tumače ovaj iznos kao male biološke razlike između ljudskih rasa. S druge strane, Harpending je tvrdio da ova vrijednost ST = 0,12, na svjetskoj razini, podrazumijeva da je
Autosomna genetička distanca na bazi SNP
+ Interkontinentalna autosomna genetička distanca na bazi SNP markera, see table Evropa (CEU)Subsaharska Afrika (Yoruba)Istočna Azija (Japanci)Subsaharska Afrika (Yoruba)0,153Istočna Azija (Japanci)0,1110,190Istočna Azija (Kinezi)0,1100,1920,007
+ Intraevropko/mediteranske autosomne genetičke distance na bazi SNP markera, see table Italijani Palestinci Šveđani Finci Španci Nijemci Rusi Francuzi Grci Palestinci0,0064Šveđani0,0064-0,00900,0191Finci0,0130-0,02300,0050-0,0110Španci0,0010-0,00500,01010,0040-0,00550,0110-0,0170Nijemci0,0029-0,00800,01360,0007-0,00100,0060-0,01300,0015-0,0030Rusi0,0088-0,01200,02020,0030-0,00360,0060-0,01200,0070-0,00790,0030-0,0037Francuzi0,0030-0,00500,00200,0080-0,01500,00100,00100,0050Grci0,00000,00570,00840,00350,00390,0108
Programi procjene FST
Arlequin Fstat SMOGD diveRsity Microsatellite Analyzer (MSA) VCFtools
Moduli ca izračunavanje FST BioPerl hierfstat (R package)
Reference
Također pogledajte Genetička distanca Populacijska genetika
Vanjski linkovi BioPerl - Bio::PopGen::PopStats
Kategorija:Genetika Kategorija:Populacijska genetika