Wat is selectieve sweep?

Selectieve sweep, of genetische lift, is een term voor genetica en evolutie die verklaart hoe allelen voor gunstige aanpassingen en hun bijbehorende allelen in de buurt op chromosomen vaker worden gezien in een populatie vanwege natuurlijke selectie.

Wat zijn sterke allelen

Natuurlijke selectie werkt om de meest gunstige allelen voor een omgeving te kiezen om een ​​soort generatie na generatie door te laten gaan. Hoe gunstiger het allel voor het milieu, hoe groter de kans dat de individuen die dat allel bezitten, lang genoeg zullen leven om zich voort te planten en die gewenste eigenschap door te geven aan hun nakomelingen. Uiteindelijk worden ongewenste eigenschappen uit de populatie gefokt en blijven alleen de sterke allelen over.

Hoe een selectieve sweep gebeurt

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

Ook wel "genetische lift" genoemd, deze extra allelen komen mee voor de selectierit. Dit fenomeen kan de reden zijn waarom sommige schijnbaar ongewenste eigenschappen worden doorgegeven, zelfs als het de bevolking niet de "sterkste" maakt. Een grote misvatting over 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 gekweekt. Toch lijken deze niet zo gunstige eigenschappen te blijven bestaan. Een deel hiervan kan worden verklaard door het idee van selectieve sweep en genetische liften.

Voorbeelden van selectieve sweep bij mensen

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

Terugkijkend op onze voorouders 

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

Voor de Europeanen was er een selectief onderzoek en het vermogen om voeding te verkrijgen uit melk en zuivelproducten werd zeer positief geselecteerd. Daarom beschikte de meerderheid van de Europeanen over het vermogen om lactase te maken. Andere genen liftten mee met deze selectie. Onderzoekers schatten zelfs dat ongeveer een miljoen basenparen DNA samen liftten met de sequentie die codeerde voor het lactase-enzym.

Een ander voorbeeld is de huidskleur 

Een ander voorbeeld van een selectieve sweep bij mensen is huidskleur. Toen menselijke voorouders uit Afrika verhuisden waar een donkere huid een noodzakelijke bescherming is tegen de directe ultraviolette stralen van de zon, betekende minder direct zonlicht dat de donkere pigmenten niet langer nodig waren om te overleven. Groepen van deze vroege mensen trokken naar het noorden naar Europa en Azië en verloren geleidelijk de donkere pigmentatie ten gunste van een lichtere kleuring voor de huid.

Niet alleen werd dit gebrek aan donkere pigmentatie begunstigd en geselecteerd, nabijgelegen allelen die de snelheid van de stofwisseling regelden. Metabole snelheden zijn onderzocht voor verschillende culturen over de hele wereld en bleken zeer nauw te correleren met het type klimaat waarin het individu leeft, net als de huidkleurgenen. Er wordt voorgesteld dat het huidpigmentatiegen en het metabolische gen betrokken waren bij dezelfde selectieve sweep in de vroege menselijke voorouders.