Wellen in der Populationsgenetik

Der Hauptzweck der Populationsgenetik besteht darin, die komplexe genetische Vielfalt zu verstehen, die um uns herum beobachtet wird, und die evolutionären Prozesse zu identifizieren, die diese Vielfalt hervorgebracht haben. Mit dem Fortschritt in der Molekularbiologie haben die vergangenen Jahrzehnte eine enorme Menge an Daten hervorgebracht, und eine große Herausforderung besteht darin, die relative Bedeutung der entscheidenden evolutionären Kräfte (Mutation, genetischer Drift, natürliche Selektion, Demografie, Rekombination usw.) anhand dieser detaillierten Beobachtungen zu identifizieren. Bei diesem "Rückwärts"- Ansatz zur Evolution ist es notwendig zu verstehen, wie diese grundlegenden Prozesse in einem mathematischen Modell wirken, dessen Ergebnisse dann mit Daten verglichen werden können. Die Gemeinsamkeit der in diesem Antrag untersuchten Modelle ist es, dass die stochastische Ausbreitung einiger biologischer Merkmale im Raum beschrieben wird. Der Raum wird je nach Modell unterschiedlich interpretiert; manchmal bezieht er sich auf die tatsächliche räumliche Position von Individuen, manchmal auch auf einen abstrakten Fitnesswert (Fitnesswellen). In solch großen Populationen kann die relative Häufigkeit von Individuen oft in Bezug auf eine sich ausbreitende Front beschrieben werden, und mein erstes Ziel ist es, rigorose Vorhersagen zur beobachteten genetischen Vielfalt zu erstellen. Über das Bewältigen von technischer Herausforderungen hinaus ist es unser Ziel, unseren mathematischen Ansatz zu nutzen, um einige der grundlegenden biologischen Implikationen unserer Erkenntnisse zu untersuchen. Das Verständnis genetischer Vielfalt ist in der aktuellen Situation entscheidend, da neu auftretende Mutationen es Populationen ermöglichen können, sich an eine sich schnell verändernde Umwelt anzupassen. Ein Hauptziel des aktuellen Projekts ist es, über die konventionellen Modelle der Populationsgenetik hinauszugehen und einen umfassenden Rahmen vorzuschlagen, der einige der Fragen adressieren kann, die sich aus der aktuellen Krise ergeben.