مؤشر التثبيت

مؤشر التثبيت ( FST ₎ هو مقياس لتمايز التجمعات السكانية الناتج عن التركيب الجيني . ويُقدّر عادةً من بيانات التعدد الشكلي الجيني ، مثل تعدد أشكال النوكليوتيدات المفردة (SNP) أو الميكروساتلايت . وقد طُوّر كحالة خاصة من إحصائية F لرايت ، وهو من أكثر الإحصائيات استخدامًا في علم الوراثة السكانية . تتراوح قيمه بين 0 و1، حيث يُمثل 0 انعدام التمايز، بينما يُمثل 1 التمايز الكامل.

تُستخدم هذه المقارنة للتنوع الجيني داخل وبين المجموعات السكانية بشكل متكرر في علم الوراثة السكانية التطبيقي . تتراوح القيم من 0 إلى 1. تشير القيمة صفر إلى التزاوج العشوائي الكامل ؛ أي أن المجموعتين السكانيتين تتزاوجان بحرية. أما القيمة واحد فتشير إلى أن جميع الاختلافات الجينية تُعزى إلى بنية المجموعة السكانية، وأن المجموعتين السكانيتين لا تشتركان في أي تنوع جيني.

بالنسبة للنماذج المثالية مثل نموذج رايت للجزر المحدودة ، يمكن استخدام F _ST لتقدير معدلات الهجرة. في ظل هذا النموذج، يكون معدل الهجرة هو

${\displaystyle M={\frac {m}{\mu }}\approx {\frac {1}{4}}\left({\frac {1}{F_{ST}}}-1\right)}$،

حيث يمثل m معدل الهجرة لكل جيل، و${\displaystyle \mu }$^{[ 1 ]} هو معدل الطفرة لكل جيل.

قد يكون تفسير FST _صعبًا عندما تكون البيانات المُحللة متعددة الأشكال بشكل كبير. في هذه الحالة، يكون احتمال التطابق بالوراثة منخفضًا جدًا، وقد يكون _{لـ FST} حد أعلى منخفض بشكل تعسفي، مما قد يؤدي إلى سوء تفسير البيانات. أيضًا، من الناحية الرياضية الدقيقة، لا يُعد _FST مسافة بالمعنى الدقيق للكلمة، لأنه لا يحقق متباينة المثلث .

يعتمد اثنان من أكثر التعريفات استخدامًا لـ F _ST في موضع معين على 1) تباين ترددات الأليلات بين المجموعات السكانية، وعلى 2) احتمالية التطابق عن طريق النسب .

لو${\displaystyle {\bar {p}}}$هو متوسط ​​تردد الأليل في إجمالي السكان،${\displaystyle \sigma _{S}^{2}}$يمثل هذا التباين في تردد الأليل بين المجموعات الفرعية المختلفة، مرجحًا بأحجام هذه المجموعات الفرعية، و${\displaystyle \sigma _{T}^{2}}$يمثل تباين الحالة الأليلية في إجمالي السكان، ويتم تعريف F _{ST على النحو التالي} ^{[ 2 ]}

${\displaystyle F_{ST}={\frac {\sigma _{S}^{2}}{\sigma _{T}^{2}}}={\frac {\sigma _{S}^{2}}{{\bar {p}}(1-{\bar {p}})}}}$

يوضح تعريف رايت أن _FST يقيس مقدار التباين الجيني الذي يمكن تفسيره ببنية السكان. ويمكن اعتباره أيضًا جزءًا من التنوع الكلي الذي لا ينتج عن متوسط ​​التنوع داخل المجموعات الفرعية، حيث يُقاس التنوع باحتمالية اختلاف أليلين تم اختيارهما عشوائيًا.${\displaystyle 2p(1-p)}$إذا كان تردد الأليل في${\displaystyle i}$عدد السكان هو${\displaystyle p_{i}}$والحجم النسبي لـ${\displaystyle i}$عدد السكان هو${\displaystyle c_{i}}$، ثم

${\displaystyle F_{ST}={\frac {{\bar {p}}(1-{\bar {p}})-\sum c_{i}p_{i}(1-p_{i})}{{\bar {p}}(1-{\bar {p}})}}={\frac {{\bar {p}}(1-{\bar {p}})-{\overline {p(1-p)}}}{{\bar {p}}(1-{\bar {p}})}}}$

أو بدلاً من ذلك، ^{[ 3 ]}

${\displaystyle F_{ST}={\frac {f_{0}-{\bar {f}}}{1-{\bar {f}}}}}$

أين${\displaystyle f_{0}}$ما هو احتمال التطابق النسبي بين فردين، علماً بأن هذين الفردين ينتميان إلى نفس المجموعة الفرعية؟${\displaystyle {\bar {f}}}$هي احتمالية أن يكون فردان من إجمالي السكان متطابقين وراثيًا. باستخدام هذا التعريف، يمكن تفسير FST على أنه مقياس لمدى تقارب فردين من نفس المجموعة الفرعية، مقارنةً بإجمالي السكان. إذا كان _معدل الطفرة منخفضًا، يمكن توضيح هذا التفسير بشكل أكبر من خلال ربط احتمالية التطابق الوراثي بأوقات الاندماج : لنفترض أن T0 _و T يمثلان متوسط ​​وقت الاندماج للأفراد من نفس المجموعة الفرعية وإجمالي السكان، على التوالي. عندئذٍ،

${\displaystyle F_{ST}\approx 1-{\frac {T_{0}}{T}}}$

تتميز هذه الصيغة بميزة أنه يمكن تقدير الوقت المتوقع للاندماج بسهولة من البيانات الجينية، مما أدى إلى تطوير العديد من المقدرات لـ F _ST .

عمليًا، لا يمكن قياس أي من الكميات المستخدمة في التعريفات بسهولة. ونتيجة لذلك، تم اقتراح العديد من المُقدِّرات. ومن أبسط المُقدِّرات التي يمكن تطبيقها على بيانات تسلسل الحمض النووي ما يلي: ^{[ 4 ]}

${\displaystyle F_{ST}={\frac {\pi _{\text{Between}}-\pi _{\text{Within}}}{\pi _{\text{Between}}}}}$

أين ${\displaystyle \pi _{\text{Between}}}$و${\displaystyle \pi _{\text{Within}}}$يمثل متوسط ​​عدد الاختلافات الزوجية بين فردين تم اختيارهما من مجموعتين فرعيتين مختلفتين (${\displaystyle \pi _{\text{Between}}}$) أو من نفس المجموعة الفرعية من السكان (${\displaystyle \pi _{\text{Within}}}$يمكن حساب متوسط ​​الفرق بين الأزواج داخل مجتمع إحصائي كمجموع الفروق بين الأزواج مقسومًا على عدد الأزواج. مع ذلك، يكون هذا التقدير متحيزًا عندما تكون أحجام العينات صغيرة أو إذا تباينت بين المجتمعات الإحصائية. لذا، تُستخدم طرق أكثر تعقيدًا لحساب FST _عمليًا . من أكثر الإجراءات شيوعًا تقدير وير وكوكرام (1984) ^{[ 5 ]} ، أو إجراء تحليل التباين الجزيئي . تتوفر قائمة بالتطبيقات في نهاية هذه المقالة.

تعتمد قيم FST بشكل كبير على اختيار المجموعات السكانية. تُظهر المجموعات العرقية المتقاربة، مثل الدنماركيين مقابل الهولنديين ، أو البرتغاليين مقابل الإسبان، _قيمًا أقل بكثير من 1%، لا يمكن تمييزها عن التزاوج العشوائي. أما في أوروبا، فقد وُجد أن المجموعات العرقية الأكثر تباينًا لديها قيم في حدود 7% ( سامي مقابل سردينيا ).

يتم العثور على قيم أكبر عند مقارنة مجموعات متجانسة شديدة التباين: أعلى قيمة تم العثور عليها كانت تقارب 46٪، بين شعب مبوتي وشعب بابوا . ^{[ 6 ]}

• أرليكوين
• Fstat
• SMOGD ^{[ 12 ]}
• حزمة diveRsity (R)
• hierfstat (حزمة R)
• FinePop ^{[ 13 ]} (حزمة R)
• محلل الميكروساتلايت (MSA) مؤرشف بتاريخ 29 مارس 2015 على موقع Wayback Machine
• VCFtools
• DnaSP
• Popolation2

• بيوبيرل
• بايوبايثون

• المسافة الجينية
• إحصائيات F
• QST_(علم الوراثة)
• معامل زواج الأقارب
• معامل العلاقة
• مبدأ هاردي-واينبرغ
• تأثير والوند

• BioPerl - Bio::PopGen::PopStats