ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างอัตราการกลายพันธุ์และอัตราการแทนที่คืออัตราการกลายพันธุ์คือความถี่ของการเกิดขึ้นของการกลายพันธุ์ใหม่ในยีนเดียวตามการลบ การแทรก หรือการแทนที่ ในขณะที่อัตราการทดแทนคืออัตราการกลายพันธุ์ที่เกิดขึ้นเนื่องจาก เพื่อทดแทนนิวคลีโอไทด์ในลำดับดีเอ็นเอ
การกลายพันธุ์เป็นคำทั่วไปในอเวนิวของอณูชีววิทยา พันธุศาสตร์ และกรรมพันธุ์ อัตราการกลายพันธุ์และอัตราการทดแทนจะประมาณปริมาณความหลากหลายทางพันธุกรรมและอัตราการวิวัฒนาการในสายเลือดเฉพาะของสิ่งมีชีวิต
อัตราการกลายพันธุ์คืออะไร
อัตราการกลายพันธุ์คือความถี่ของการกลายพันธุ์ใหม่ในยีนเดี่ยวหรือสิ่งมีชีวิตเมื่อเวลาผ่านไปไม่คงที่และไม่จำกัดเฉพาะการกลายพันธุ์ประเภทเดียว ดังนั้นจึงมีการกลายพันธุ์ต่างๆ อัตราการกลายพันธุ์ถูกระบุสำหรับการกลายพันธุ์บางประเภท เช่น การกลายพันธุ์แบบจุดที่อาจเกิดขึ้นเนื่องจากการแทรก การลบออก และ/หรือการแทนที่ของนิวคลีโอไทด์ การกลายพันธุ์ของจุดอาจมีการเปลี่ยนแปลงในเบสเดียว และการกลายพันธุ์ที่ผิดพลาดและไร้สาระเป็นสองประเภทย่อยของการกลายพันธุ์ของจุด มีหน่วยเวลาตามธรรมชาติหลายหน่วยสำหรับอัตราการกลายพันธุ์เหล่านี้ พวกมันมีลักษณะเป็นการกลายพันธุ์ต่อคู่เบสต่อการแบ่งเซลล์หรือต่อยีนต่อรุ่นหรือต่อจีโนมต่อรุ่น
รูปที่ 01: อัตราการกลายพันธุ์
อัตราการกลายพันธุ์ของสิ่งมีชีวิตมักจะพัฒนาไปตลอดและได้รับอิทธิพลอย่างมากจากพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดและสิ่งแวดล้อมเมื่ออัตราการกลายพันธุ์เพิ่มขึ้น ความเสี่ยงต่อสุขภาพ เช่น มะเร็งและโรคทางพันธุกรรมในมนุษย์ก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน วิธีหนึ่งในการกำหนดอัตราการกลายพันธุ์คือการทดสอบความผันผวน ซึ่งเรียกอีกอย่างว่าการทดลองของ Luria-Delbruck วิธีนี้มีความสำคัญต่ออัตราการกลายพันธุ์ เนื่องจากการทดลองพิสูจน์ว่าการกลายพันธุ์สามารถเกิดขึ้นได้โดยไม่ต้องเลือกใดๆ
อัตราการกลายพันธุ์แตกต่างกันไปตามสายพันธุ์และภูมิภาคต่างๆ อัตราการกลายพันธุ์ของมนุษย์ในเพศชาย (อสุจิ) สูงกว่าในเพศหญิง (เซลล์ไข่) นี่แสดงให้เห็นว่าจีโนมมนุษย์สะสมการกลายพันธุ์ใหม่ประมาณ 64 ครั้งเพื่อสร้างเซลล์สืบพันธุ์ DNA ยลของมนุษย์มีอัตราการกลายพันธุ์สูง ทฤษฎีวิวัฒนาการของอัตราการกลายพันธุ์ระบุแรงหลักสามอย่าง และพวกมันคือการสร้างการกลายพันธุ์ที่เป็นอันตรายมากขึ้นด้วยอัตราการกลายพันธุ์ที่สูงขึ้น การสร้างการกลายพันธุ์ที่เป็นประโยชน์มากขึ้นด้วยอัตราการกลายพันธุ์และต้นทุนการเผาผลาญที่สูงขึ้น และลดอัตราการจำลองเพื่อป้องกันการกลายพันธุ์
อัตราการเปลี่ยนตัวคืออะไร
อัตราการทดแทนเป็นระดับการกลายพันธุ์ที่วัดได้บ่อยที่สุดโดยอิงจากการแทนที่ของนิวคลีโอไทด์ในลำดับดีเอ็นเอ วัดค่าได้ง่ายขึ้นด้วยการวิเคราะห์ DNA มาตรฐาน อัตราการแทนที่ของการกลายพันธุ์มีอัตราการกลายพันธุ์ต่อรุ่นที่แตกต่างกันกว่าการกลายพันธุ์ประเภทอื่นซึ่งมักจะสูง ไซต์จำนวนมากของจีโนมของสิ่งมีชีวิตมีการกลายพันธุ์ที่มีผลการออกกำลังกายเล็กน้อย และเรียกว่าไซต์ที่เป็นกลาง
รูปที่ 02: อัตราการเปลี่ยนตัว
การกลายพันธุ์ต่างกันไปตามสปีชีส์ และอัตราการแทนที่นิวคลีโอไทด์ที่แตกต่างกันจะถูกวัดในการแทนที่ สิ่งเหล่านี้เรียกว่าการกลายพันธุ์คงที่และวัดเป็นคู่เบสต่อรุ่น การกลายพันธุ์คงที่คือการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นในลำดับของยีนโดยไม่เปลี่ยนแปลงโปรตีนที่ผลิตโดยยีนนั้นสิ่งเหล่านี้มักใช้เป็นค่าประมาณของอัตราการกลายพันธุ์ อัตราการแทนที่จะคำนวณเมื่อจำนวนการกลายพันธุ์ในแต่ละรุ่นคูณด้วยความน่าจะเป็นของการกลายพันธุ์ใหม่ที่มาถึงการตรึง
ความคล้ายคลึงกันระหว่างอัตราการกลายพันธุ์และอัตราการทดแทนคืออะไร
- อัตราการกลายพันธุ์และการทดแทนมีความสำคัญในพันธุศาสตร์ของประชากร
- ยิ่งไปกว่านั้น ทั้งคู่ยังให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับความหลากหลายทางพันธุกรรม
- พวกเขายังให้ข้อมูลเกี่ยวกับวิวัฒนาการของประชากร
- อัตราทั้งสองคำนวณตามสูตรเฉพาะ
ความแตกต่างระหว่างอัตราการกลายพันธุ์และอัตราการทดแทนคืออะไร
อัตราการกลายพันธุ์คือความถี่ของการเกิดขึ้นของการกลายพันธุ์ใหม่ในยีนเดียวตามการลบ การแทรก หรือการแทนที่ ในขณะที่อัตราการแทนที่คืออัตราการกลายพันธุ์ที่เกิดขึ้นเนื่องจากการแทนที่ของนิวคลีโอไทด์ในลำดับดีเอ็นเอนี่คือข้อแตกต่างที่สำคัญระหว่างอัตราการกลายพันธุ์และอัตราการทดแทน อัตราการกลายพันธุ์จะประเมินปริมาณความหลากหลายทางพันธุกรรมในขณะที่อัตราการทดแทนจะประเมินอัตราการวิวัฒนาการ นอกจากนี้ สูตรสำหรับอัตราการกลายพันธุ์คือ μ=m/N โดยที่ N คือจำนวนเซลล์เฉลี่ยต่อวัฒนธรรม ในขณะที่สูตรสำหรับอัตราการแทนที่คือจำนวนการกลายพันธุ์ใหม่ในแต่ละรุ่น (Nu) คูณด้วยความน่าจะเป็นที่แต่ละการกลายพันธุ์ใหม่ไปถึง การตรึง (1/N) ซึ่งเท่ากับ u
ตารางต่อไปนี้สรุปความแตกต่างระหว่างอัตราการกลายพันธุ์และการแทนที่
สรุป – อัตราการกลายพันธุ์เทียบกับอัตราการทดแทน
อัตราการกลายพันธุ์และการทดแทนเป็นตัวแปรสำคัญในความหลากหลายทางพันธุกรรม อัตราการกลายพันธุ์คือความถี่ของการเกิดขึ้นของการกลายพันธุ์ใหม่ในยีนเดียวตามการลบ การแทรก หรือการแทนที่ ในขณะที่อัตราการแทนที่คืออัตราการกลายพันธุ์ที่เกิดขึ้นเนื่องจากการแทนที่ของนิวคลีโอไทด์ในลำดับดีเอ็นเอ อัตราการกลายพันธุ์จะประมาณปริมาณความหลากหลายทางพันธุกรรม ในขณะที่อัตราการทดแทนจะประเมินอัตราการวิวัฒนาการสรุปความแตกต่างระหว่างอัตราการกลายพันธุ์และอัตราการทดแทน