Ein neuer statistischer Ansatz, der in PNAS veröffentlicht wurde, ermöglicht die Erkennung von Inzuchtdepression – dem Verlust der Fitness und der allgemeinen Gesundheit aufgrund von Inzucht in Populationen, in denen die Individuen miteinander verwandt sind. Unter der Leitung von UNIL-Professor und SIB-Gruppenleiter Jérôme Goudet entwickelten die Autoren ein Modell, das bei einer Gruppe von Individuen mit starker genetischer Struktur angewendet werden kann. Eine solche genetische Struktur kann bei gefährdeten Arten mit wenigen Individuen auftreten, bei denen alle Individuen miteinander verwandt sind, oder in gemischten Populationen, in denen isolierte Populationen sich untereinander kreuzen.
Inzucht und ihre Folgen für die Gesundheit
Inzucht ist das Ergebnis der Paarung zwischen Verwandten, was zu einer verstärkten Ausprägung schädlicher genetischer Varianten führen kann, die sich auf die Überlebens- und Fortpflanzungsraten auswirken. Sie wird oft mit einem beeinträchtigten Gesundheitszustand in Verbindung gebracht, einem Phänomen, das als Inzuchtdepression bezeichnet wird und bei vielen verschiedenen Arten beobachtet wurde, von Menschen und Tieren bis hin zu Pflanzen. Die Messung der Inzucht und ihrer Folgen für die Gesundheit ist für viele Bereiche der Biologie von zentraler Bedeutung, darunter die Erhaltung der biologischen Vielfalt und gefährdeter Arten. Die Entwicklung statistischer und rechnerischer Methoden zu diesem Zweck gehört zu den vielfältigen Aufgaben des SIB im Bereich der Biodiversität.
Überwindung bekannter Vorurteile
Die traditionelle Methode zur Messung der Inzuchtdepression funktioniert gut bei großen und homogenen Populationen, in denen die Individuen meist nicht miteinander verwandt sind – wie dies bei unserer eigenen Spezies der Fall ist, wo Länder meist als große Kohorte von Individuen fungieren. In Gruppen, in denen die Individuen jedoch in unterschiedlichem Maße miteinander verwandt sind, könnte dies zu einer verzerrten Einschätzung der Stärke der Inzuchtdepression führen. Um diese Verzerrung zu überwinden, vergleichen die Autoren in dieser Studie den klassischen linearen Regressionsmodellansatz mit einem gemischten Modell, das die Populationsstruktur berücksichtigt, indem es den Grad der Verwandtschaft zwischen den Individuen einbezieht, der aus individuellen Genomdaten geschätzt wird.für Jérôme Goudet, SIB-Gruppenleiter und außerordentlicher Professor an der Fakultät für Biologie und Medizin der Universität Lausanne, ermöglicht diese innovative Methode nun, „die schädlichen Auswirkungen der Inzucht dort zu bewerten, wo es am dringendsten erforderlich ist, nämlich in kleinen Populationen von Arten, die vom Aussterben bedroht sind“
Inzucht und ihre Folgen für die Gesundheit
Inzucht ist das Ergebnis der Paarung zwischen Verwandten, was zu einer verstärkten Ausprägung schädlicher genetischer Varianten führen kann, die sich auf die Überlebens- und Fortpflanzungsraten auswirken. Sie wird oft mit einem beeinträchtigten Gesundheitszustand in Verbindung gebracht, einem Phänomen, das als Inzuchtdepression bezeichnet wird und bei vielen verschiedenen Arten beobachtet wurde, von Menschen und Tieren bis hin zu Pflanzen. Die Messung der Inzucht und ihrer Folgen für die Gesundheit ist für viele Bereiche der Biologie von zentraler Bedeutung, darunter die Erhaltung der biologischen Vielfalt und gefährdeter Arten. Die Entwicklung statistischer und rechnerischer Methoden zu diesem Zweck gehört zu den vielfältigen Aufgaben des SIB im Bereich der Biodiversität.
Unter Verwendung von Daten aus dem 1.000-Genome-Projekt
Um ihre Schlussfolgerungen auf kleinere Stichproben und Populationen mit stärkerer Struktur, wie beispielsweise wildlebende und gefährdete Arten, auszuweiten, simulierten die Autoren Merkmale anhand empirischer Daten aus Phase 3 des 1.000-Genome-Projekts.
Durch Variation der Gruppengröße und Homogenität gelang es den Autoren, die Effizienz ihrer Methode für verschiedene Teilstichproben zu vergleichen. Anschließend testeten sie ihr Modell an einem empirischen Datensatz von Haussperlingen, die auf einer abgelegenen Inselgruppe im Nordwesten Norwegens gefunden wurden. Sie konnten zeigen, dass ihr Ansatz genauer ist als das klassische Modell.für Eléonore Lavanchy, Doktorandin in der Gruppe Populationsgenetik und Genomik und Erstautorin der Studie „Detecting inbreeding depression in structured populations“ (Erkennung von Inzuchtdepression in strukturierten Populationen), zeigen die Ergebnisse, „dass die Methode sowohl für sehr kleine Populationen mit vielen verwandten Individuen als auch für isolierte Populationen funktioniert, die aufgrund der aktuellen Biodiversitätskrise immer häufiger vorkommen und in denen die Bewertung des Inzuchtstatus von Individuen und dessen schädliche Auswirkungen von entscheidender Bedeutung sind“
Reference(s)
Bildunterschrift: Zur Veranschaulichung der Methode wurden Phänotyp- und Genotypdaten von erwachsenen Haussperlingen verwendet. (Joshua J. Cotton / unsplash)
