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--- genetik:populationsgenetik [2026/02/15 19:06] – [Rekombination] kathrin
+++ genetik:populationsgenetik [2026/02/19 20:32] (aktuell) – [Wildkaninchen in Finnland] kathrin
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 Molekulare Varianten, die beim Sequenzieren entdeckt werden, sind: Einzelnukleotidpolymorphismen (//single nucleotide polymorphisms//, SNP), Insertionen und Deletionen (sogenannte //indels//, Indels) oder repetitive Sequenzen (//tandem arrays//; je nach Länge Mikrosatelliten, Minisatelliten oder Satelliten).((Stephan, W., & Hörger, A. C. 2019. Molekulare Populationsgenetik - Theoretische Konzepte und empirische Evidenz. Berlin: Springer. ISBN: 978-3-662-59427-8.))
-==== Nukleotiddiversität π ====
+==== Nukleotiddiversität ====
-Eine Möglichkeit zur Quantifizierung der Variabilität einer Stichprobe (von //n// homologen DNA-Sequenzen) ist die Berechnung der Nukleotiddiversität π: sie beschreibt die Wahrscheinlichkeit, dass zwei zufällig gewählte Sequenzen einer Stichprobe an einer Nukleotidstelle verschieden sind.((Stephan, W., & Hörger, A. C. 2019. Molekulare Populationsgenetik - Theoretische Konzepte und empirische Evidenz. Berlin: Springer. ISBN: 978-3-662-59427-8.))(S. 8)
+Eine Möglichkeit zur Quantifizierung der Variabilität einer Stichprobe (von //n// homologen DNA-Sequenzen) ist die Berechnung der Nukleotiddiversität **π** (nach Tajima, 1983): sie beschreibt die Wahrscheinlichkeit, dass zwei zufällig gewählte Sequenzen einer Stichprobe an einer Nukleotidstelle verschieden sind.((Stephan, W., & Hörger, A. C. 2019. Molekulare Populationsgenetik - Theoretische Konzepte und empirische Evidenz. Berlin: Springer. ISBN: 978-3-662-59427-8.))
+Eine weitere Möglichkeit zur Berechnung der Nukleotiddiversität, **θ<sub>W</sub>**, stellte G. A. Watterson (1975) vor. Für Stichproben mit //n// > 2 können sich die beiden Definitionen unterscheiden, denn Wattersons Methode berücksichtigt nur die Anzahl der SNPs, während in π auch die Frequenzen der Polymorphismen enthalten sind.((Stephan, W., & Hörger, A. C. 2019. Molekulare Populationsgenetik - Theoretische Konzepte und empirische Evidenz. Berlin: Springer. ISBN: 978-3-662-59427-8.))(S. 8)
 In Carneiro //et al//., 2011((Carneiro, M., Afonso, S., Geraldes, A., Garreau, H., Bolet, G., Boucher, S., ... & Ferrand, N. 2011. The genetic structure of domestic rabbits. Molecular biology and evolution, 28(6), 1801-1816.)) waren die Durchschnittswerte für π<sup>Hauskaninchen</sup> vergleichbar mit Werten, die zuvor, in anderen Studien, für domestizierte Arten wie Rinder oder Hunde ermittelt worden sind, allerdings, sowohl für das X-Chromosom als auch für die Autosomen, deutlich kleiner als die entsprechenden Durchschnittswerte für π<sup>Wildkaninchen</sup> (Tabelle 1).
 **Tabelle 1:** Nukleotiddiversitäten für Wildkaninchen- und Hauskaninchenpopulationen (neun autosomale und sieben X-chromosomale Loki zusammengefasst)((Carneiro, M., Afonso, S., Geraldes, A., Garreau, H., Bolet, G., Boucher, S., ... & Ferrand, N. 2011. The genetic structure of domestic rabbits. Molecular biology and evolution, 28(6), 1801-1816.))
-^Population ^Durchschnitt π (%) ^
+^Population ^Durchschnitt π (%) ^Durchschnitt θ<sub>W</sub> (%) ^
-|//O. c. algirus// (Wildkaninchen, Iberische Halbinsel) |  0,648 |
+|//O. c. algirus// (Wildkaninchen, Iberische Halbinsel) |  0,648 |  0,722|
-|//O. c. cuniculus// (Wildkaninchen, Iberische Halbinsel) |  0,625 |
+|//O. c. cuniculus// (Wildkaninchen, Iberische Halbinsel) |  0,625 |  0,670|
-|//O. c. cuniculus// (Wildkaninchen, Frankreich) |  0,368 |
+|//O. c. cuniculus// (Wildkaninchen, Frankreich) |  0,368 |  0,335|
-|//O. c. cuniculus// (Hauskaninchen) |  0,195\\ (0,000-0,760 für die verschiedenen Loki) |
+|//O. c. cuniculus// (Hauskaninchen) |  0,195\\ (0,000-0,760 für die verschiedenen Loki) |  0,165|
-In einer Folgestudie (Carneiro //et al//., 2012((Carneiro, M., Albert, F. W., Melo-Ferreira, J., Galtier, N., Gayral, P., Blanco-Aguiar, J. A., ... & Ferrand, N. 2012. Evidence for widespread positive and purifying selection across the European rabbit (Oryctolagus cuniculus) genome. Molecular biology and evolution, 29(7), 1837-1849.))) mit größerem Datensatz waren die ermittelten Nukleotiddiversitäten für Wildkaninchen (Tabelle 2) in etwa vergleichbar mit jenen aus Carneiro //et al//., 2011 (Tabelle 1) -- Sequenziert wurde das Transkriptom aus Hirngewebe von jeweils sechs (je 3x weiblich und 3x männlich) nicht verwandten Tieren der beiden Unterarten //O. c. algirus// (insgesamt 3.547 Protein-codierende Gene) und //O. c. cuniculus// (insgesamt 3.484 Protein-codierende Gene); Referenzgenom: OryCun2.0 (siehe [[populationsgenetik#Referenzgenome|Referenzgenome]]).\\
+In einer Folgestudie (Carneiro //et al//., 2012((Carneiro, M., Albert, F. W., Melo-Ferreira, J., Galtier, N., Gayral, P., Blanco-Aguiar, J. A., ... & Ferrand, N. 2012. Evidence for widespread positive and purifying selection across the European rabbit (Oryctolagus cuniculus) genome. Molecular biology and evolution, 29(7), 1837-1849.))) mit größerem Sequenz-Datensatz waren die ermittelten Nukleotiddiversitäten für Wildkaninchen (Tabelle 2) in etwa vergleichbar mit jenen aus Carneiro //et al//., 2011 (Tabelle 1) -- Sequenziert wurde das Transkriptom aus Hirngewebe von jeweils sechs (je 3x weiblich und 3x männlich) nicht verwandten Tieren der beiden Unterarten //O. c. algirus// (insgesamt 3.547 Protein-codierende Gene) und //O. c. cuniculus// (insgesamt 3.484 Protein-codierende Gene); Referenzgenom: OryCun2.0 (siehe [[populationsgenetik#Referenzgenome|Referenzgenome]]).\\
 Die Ergebnisse dieser Arbeit stützen außerdem die Annahme, dass das -- im Vergleich zu anderen Säugetierarten wie des Menschen -- **sehr hohe Maß an genetischer Vielfalt beim Europäischen Wildkaninchen** wahrscheinlich auf eine langfristig große **effektive Populationsgröße (N<sub>e</sub>)** zurückzuführen ist.
 **Tabelle 2:** Nukleotiddiversitäten für nicht-synonyme (NonSyn) und synonyme (Syn) SNPs bei Wildkaninchen((Carneiro, M., Albert, F. W., Melo-Ferreira, J., Galtier, N., Gayral, P., Blanco-Aguiar, J. A., ... & Ferrand, N. 2012. Evidence for widespread positive and purifying selection across the European rabbit (Oryctolagus cuniculus) genome. Molecular biology and evolution, 29(7), 1837-1849.))
-^Unterart ^ ^ ^Durchschnitt π (%) ^
+^Unterart ^ ^ ^Durchschnitt π (%) ^Durchschnitt θ<sub>W</sub> (%) ^
-|//O. c. algirus// |Autosomal |NonSyn |  0,043 |
+|//O. c. algirus// |Autosomal |NonSyn |  0,043 |  0,054|
-|::: |::: |Syn |  0,807 |
+|::: |::: |Syn |  0,807 |  0,914|
-|::: |X-chromosomal |NonSyn |  0,012 |
+|::: |X-chromosomal |NonSyn |  0,012 |  0,018|
-|::: |::: |Syn |  0,467 |
+|::: |::: |Syn |  0,467 |  0,490|
-|//O. c. cuniculus// |Autosomal |NonSyn |  0,038 |
+|//O. c. cuniculus// |Autosomal |NonSyn |  0,038 |  0,048|
-|::: |::: |Syn |  0,722 |
+|::: |::: |Syn |  0,722 |  0,832|
-|::: |X-chromosomal |NonSyn |  0,012 |
+|::: |X-chromosomal |NonSyn |  0,012 |  0,014|
-|::: |::: |Syn |  0,293 |
+|::: |::: |Syn |  0,293 |  0,317|
-==== Watterson’s θ ====
-(in Arbeit)
-Eine weitere Möglichkeit zur Berechnung der Nukleotiddiversität stellte G. A. Watterson (1975) vor. Für Stichproben mit //n// > 2 können sich die Definitionen unterscheiden, denn Wattersons Methode berücksichtigt nur die Anzahl der SNPs, während in [[populationsgenetik#Nukleotiddiversität π|π]] auch die Frequenzen der Polymorphismen enthalten sind.((Stephan, W., & Hörger, A. C. 2019. Molekulare Populationsgenetik - Theoretische Konzepte und empirische Evidenz. Berlin: Springer. ISBN: 978-3-662-59427-8.))(S. 8)
+**Tabelle 3:** Nukleotiddiversitäten anhand von Gesamtgenom-Sequenzierungsdaten gepoolter DNA-Proben von Haus- und Wildkaninchen; aus Carneiro //et al//., 2014 und Makino //et al//., 2018
+^Population ^Durchschnitt π (%)((Carneiro, M., Rubin, C. J., Di Palma, F., Albert, F. W., Alföldi, J., Barrio, A. M., … & Andersson, L. 2014. Rabbit genome analysis reveals a polygenic basis for phenotypic change during domestication. Science, 345(6200), 1074-1079.)) ^Durchschnitt θ<sub>W</sub> (%)((Makino, T., Rubin, C. J., Carneiro, M., Axelsson, E., Andersson, L., & Webster, M. T. 2018. Elevated proportions of deleterious genetic variation in domestic animals and plants. Genome Biology and Evolution, 10(1), 276-290.)) ^
+|//O. c. algirus// (Wildkaninchen, Iberische Halbinsel) |  0,6-0,9  |  0,90|
+|//O. c. cuniculus// (Wildkaninchen, Iberische Halbinsel) |:::|:::|
+|//O. c. cuniculus// (Wildkaninchen, Frankreich) |:::|  0,62|
+|//O. c. cuniculus// (Hauskaninchen, aus 6 Rassen) |  |  0,34|
-π, Carneiro //et al//., 2014;  Watterson’s θ, Makino //et al//., 2018((Makino, T., Rubin, C. J., Carneiro, M., Axelsson, E., Andersson, L., & Webster, M. T. 2018. Elevated proportions of deleterious genetic variation in domestic animals and plants. Genome Biology and Evolution, 10(1), 276-290.))
-Neben der Nukleotiddiversität gibt es weitere Parameter, die sich als Indikator für genetische Variabilität eignen und zum Verständnis von Verwandschaftsbeziehungen (Rasse-Historie, Inzucht-Level) beitragen können (mehr dazu unter [[populationsmanagement|Populationsmanagement]] und  [[populationsgenetik#Genomweite Assoziationsstudien|Genomweite Assoziationsstudien]]).
+Neben der Nukleotiddiversität gibt es weitere Parameter, die sich als Indikator für genetische Variabilität eignen und zum Verständnis von Verwandschaftsbeziehungen (Rasse-Historie, Inzucht-Level) beitragen können (siehe [[populationsgenetik#Rekombination|Rekombination]], [[populationsmanagement|Populationsmanagement]] und  [[populationsgenetik#Genomweite Assoziationsstudien|Genomweite Assoziationsstudien]]).
 ==== Wildkaninchen in Finnland ====
 Von Wildkaninchen in Finnland wird angenommen, dass es sich um, ab Ende der 1980er Jahre, [[:verwilderung|verwilderte]] Hauskaninchen handelt.\\
-Laiho, 2021((Laiho, E. (2021). Genetic diversity of the Helsinki area rabbits before and after the 2016 rabbit haemorrhagic disease epidemic. Master’s thesis, University of Helsinki, Faculty of Biological and Environmental Sciences, Finland.)) verglich die genetische Vielfalt in der wildlebenden Kaninchenpopulation Helsinkis vor und nach der dortigen RHD-Epidemie im Jahr 2016. Im Vergleich zu Kaninchen-Populationen in anderen Ländern wiesen finnische Wildkaninchen eine deutlich geringere genetische Vielfalt auf. Überraschenderweise war die genetische Vielfalt nach der Epidemie -- selbst unter den rauen Umweltbedingungen Finnlands -- größer als zuvor. Weil bei einigen der untersuchten Kaninchen ungewöhnliche Fellfarben (weiße Abzeichen oder Otterfarbe) festgestellt wurden, wurde ein fortgesetzter Genfluss mit freigelassenen oder entflohenen Hauskaninchen vermutet. Eine weitere Erklärung könnte die hohe Fortpflanzungsleistung der Art //O. cuniculus// darstellen.
+Laiho, 2021((Laiho, E. (2021). Genetic diversity of the Helsinki area rabbits before and after the 2016 rabbit haemorrhagic disease epidemic. Master’s thesis, University of Helsinki, Faculty of Biological and Environmental Sciences, Finland.)) verglich die genetische Vielfalt in der wildlebenden Kaninchenpopulation Helsinkis vor und nach der dortigen RHD-Epidemie im Jahr 2016. Im Vergleich zu Kaninchen-Populationen in anderen Ländern wiesen finnische Wildkaninchen eine deutlich geringere genetische Vielfalt auf. Überraschenderweise war die genetische Vielfalt nach der Epidemie -- selbst unter den rauen Umweltbedingungen Finnlands -- größer als zuvor. Weil bei einigen der untersuchten Kaninchen ungewöhnliche Fellfarben (weiße Abzeichen oder Otterfarbe) festgestellt wurden, wurde ein fortgesetzter Genfluss mit freigelassenen oder entflohenen Hauskaninchen vermutet. Eine weitere Erklärung könnte die hohe [[physiologie:fortpflanzung|Fortpflanzung]]sleistung der Art //O. cuniculus// darstellen.
 ===== Rekombination =====
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 Der Einfluss der Rekombination auf die genetische Variabilität einer Population kann mit Hilfe des Parameters "Kopplungsungleichgewicht" (engl. //linkage disequilibrium//, LD) untersucht werden. Neben Rekombination und [[populationsmanagement#Genetische Drift|genetischer Drift]] kann LD von demographischen Prozessen und Migration beeinflusst werden.((Stephan, W., & Hörger, A. C. 2019. Molekulare Populationsgenetik - Theoretische Konzepte und empirische Evidenz. Berlin: Springer. ISBN: 978-3-662-59427-8.)) (S. 87, 92)
+Ein Bestandteil der Arbeit von Carneiro //et al//., 2011((Carneiro, M., Afonso, S., Geraldes, A., Garreau, H., Bolet, G., Boucher, S., ... & Ferrand, N. 2011. The genetic structure of domestic rabbits. Molecular biology and evolution, 28(6), 1801-1816.)) (s.o.) war auch die Untersuchung von LD anhand von Gensequenzen domestizierter Kaninchen (6 Rassen -- //Champagne Silver, English Spot, French Angora, French Lop, New Zealand White (INRA strain)// und //Rex// -- mit jeweils 25 Individuen).
 ===== Referenzgenome =====
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 Aufgrund seiner Position im phylogenetischen Stammbaum der Säugetiere (Ähnlichkeit zum menschlichen Genom) und seiner bedeutenden Rolle als Modelltier in der biomedizinischen Forschung wurde das Kaninchen für das „//Mammalian Genome Project//“ ausgewählt -- in diesem Rahmen wurde erstmals das gesamte Genom einer Neuseeländer-Häsin sequenziert (Broad Institute, USA; Lindblad-Toh //et al//., 2011((Lindblad-Toh, K., Garber, M., Zuk, O., Lin, M. F., Parker, B. J., Washietl, S., ... & Kellis, M. 2011. A high-resolution map of human evolutionary constraint using 29 mammals. Nature, 478(7370), 476-482.))). Das resultierende Referenzgenom aus dem Jahr 2005 wurde "OryCun1" genannt. Kurz darauf wurde das Kaninchengenom ein zweites Mal vollständig sequenziert (OryCun2.0; Broad Institute, USA; 2009). Neben dem Kern-Genom enthält das verbesserte OryCun2.0 auch eine Zusammenstellung des mitochondrialen Genoms.
-**Tabelle 3:** Referenzgenome der Art //Oryctolagus cuniculus//
+**Tabelle 4:** Referenzgenome der Art //Oryctolagus cuniculus//
 ^Referenzgenom (//Assembly//) ^Ursprung (Rasse, Geschlecht) ^GenBank-Nummern^//Coverage (x-fold)// ^Gesamtlänge (Gb) ^Referenzen ^
 |OryCun1(.0) |Weiße Neuseeländer (//Thorbecke inbred//), 0.1 |AAGW00000000.1 (NCBI) |  2,0 |  2,08 |Lindblad-Toh //et al//., 2011((Lindblad-Toh, K., Garber, M., Zuk, O., Lin, M. F., Parker, B. J., Washietl, S., ... & Kellis, M. 2011. A high-resolution map of human evolutionary constraint using 29 mammals. Nature, 478(7370), 476-482.)) |