Selectieve sweep: definitie en voorbeelden

Selectieve sweep, of genetische lift, is een genetica en evolutieterm die uitlegt hoe allelen voor gunstige aanpassingen, en hun geassocieerde allelen bij hen in de buurt komen chromosomen, worden vaker gezien in een populatie als gevolg van natuurlijke selectie.

Natuurlijke selectie werkt om de meest gunstige te kiezen allelen voor een omgeving om ervoor te zorgen dat een soort generatie na generatie die eigenschappen doorgeeft. Hoe gunstiger het allel voor het milieu, hoe groter de kans dat de individuen dat bezitten allel zal zijn om lang genoeg te leven om zich voort te planten en die wenselijke eigenschap door te geven aan hun nakomelingen. Uiteindelijk zullen ongewenste eigenschappen uit de populatie worden gekweekt en alleen de sterke allelen zal blijven liggen.

De selectie van deze voorkeurskenmerken kan erg sterk zijn. Na een bijzonder sterke selectie voor een eigenschap die het meest wenselijk is, zal er een selectieve sweep plaatsvinden. Niet alleen zullen de genen die coderen voor de gunstige aanpassing in frequentie toenemen en vaker worden gezien in de populatie, andere eigenschappen die worden gecontroleerd door allelen die dicht bij die gunstige allelen liggen, zullen ook worden geselecteerd, of ze nu goed of slecht zijn aanpassingen.

Ook wel "genetisch liften" genoemd, deze extra allelen komen mee voor de selectierit. Dit fenomeen kan de reden zijn waarom sommige ogenschijnlijk ongewenste eigenschappen worden doorgegeven, ook al maakt het de bevolking niet de 'fitste'. Een majoor misvatting van hoe natuurlijke selectie werkt, is het idee dat als alleen de gewenste eigenschappen worden geselecteerd, alle andere negatieven, zoals genetische ziekten, uit de populatie moeten worden gefokt. Toch lijken deze niet zo gunstige kenmerken aan te houden. Een deel hiervan zou verklaard kunnen worden door het idee van selectieve sweep en genetische liften.

Kent u iemand die lactose-intolerantie heeft? Mensen met lactose-intolerantie zijn niet in staat melk of melkproducten zoals kaas en ijs volledig te verteren. Lactose is een suikersoort die wordt aangetroffen in melk en die het enzym lactase nodig heeft om te worden afgebroken en verteerd. Menselijke baby's worden geboren met lactase en kunnen de lactose verteren. Tegen de tijd dat ze de volwassen leeftijd bereiken, verliest een groot percentage van de menselijke bevolking het vermogen om lactase te produceren en kan daarom niet langer overweg met het drinken of eten van melkproducten.

Ongeveer 10.000 jaar geleden, onze menselijke voorouders leerde de kunst van de landbouw en begon vervolgens dieren te domesticeren. Door de domesticatie van koeien in Europa konden deze mensen koemelk gebruiken voor voeding. In de loop van de tijd bezaten degenen die het allel hadden om lactase te maken, de gunstige eigenschap ten opzichte van degenen die de koemelk niet konden verteren.

Er vond een selectieve sweep plaats voor de Europeanen en het vermogen om voeding te krijgen uit melk en melkproducten werd zeer positief geselecteerd. Daarom beschikte de meerderheid van de Europeanen over het vermogen om lactase te maken. Andere genen liften mee met deze selectie. In feite schatten onderzoekers dat ongeveer een miljoen basenparen DNA samen met de sequentie die voor het lactase-enzym codeerde, mee liften.

Een ander voorbeeld van een selectieve sweep bij mensen is de huidskleur. Omdat menselijke voorouders uit Afrika verhuisden, waar een donkere huid een noodzakelijke bescherming is tegen de directe ultraviolette zonnestralen, minder direct zonlicht zorgden ervoor dat de donkere pigmenten niet meer nodig waren overleving. Groepen van deze vroege mensen verhuisden naar het noorden naar Europa en Azië en verloren geleidelijk de donkere pigmentatie ten gunste van een lichtere huidskleur.

Niet alleen werd dit gebrek aan donkere pigmentatie begunstigd en geselecteerd, nabijgelegen allelen die de snelheid van het metabolisme regelden. Metabole snelheden zijn onderzocht voor verschillende culturen over de hele wereld en zijn ook gevonden correleren zeer nauw met het type klimaat waarin het individu leeft, net zoals de huidskleur genen. Voorgesteld wordt dat het huidpigmentatiegen en het metabolische snelheidsgen betrokken waren bij dezelfde selectieve beweging bij de vroege menselijke voorouders.