遺伝的負荷に対する近親交配のレベルの変化の影響

「近親交配の効果は、最初の世代では、交差した後にすぐに明らかになるほど顕著ではないかもしれません」。1919年に発表されたこの声明は、ほとんど注目されておらず、実証的にテストされたことはありませんが、近親交配による集団の遺伝的負荷の減少は理論的によく知られています。近親交配はホモ接合性を高め、したがって劣性または部分的に有害な対立遺伝子に対する選択の有効性を増加させるため、近親交配のレベルの変化は、そのような変異対立遺伝子の頻度の減少につながる可能性があります。これは、より高い集団平均フィットネスで平衡化され、遺伝的負荷の「パージ」集団と呼ばれます。重度の近親交配は、選択係数がすべての遺伝子座で対称ではない場合、オーバードミナント対立遺伝子による遺伝的負荷を減らすこともできます。ただし、どちらのフィットネスモデルでも、遺伝的負荷の減少には時間がかかり、近親交配の初期効果はホモ接合性によるフィットネスの減少です。一連の線の近親交配中にフィットネスが減少する程度、および削減がどのくらい続くか、初期レベルまたはそれ以上に増加するまでのデータはほとんどありません。マウスとショウジョウバエ亜植物でのSIB交配を含む近親交配実験、およびハウスハエの連続したボトルネックは、パージ仮説と一致するいくつかの証拠をもたらしました。ここでは、自然に排出する植物の自己受精下で平均フィットネスの回復の長期にわたる時間コースを示す実験の結果を報告し、結果をコンピューターの計算で導き出された期待と比較します。我々の結果は、異なる交配集団に存在する遺伝的負荷は、部分的に劣性的な有害な対立遺伝子に対する高い突然変異率でのみ説明できること、および近親交配が変異対立遺伝子の集団をパージすることを示しています。

"The effects of inbreeding may not be as noticeable in the first generation as the invigoration immediately apparent after crossing". This statement, published in 1919, has received little attention, and has apparently never been tested empirically, although the reduction of the genetic load of populations by inbreeding is well known in theoretical terms. Because inbreeding increases homozygosity, and hence the effectiveness of selection against recessive or partially recessive detrimental alleles, changes in levels of inbreeding can lead to a reduction in the frequencies of such mutant alleles. This results in equilibration at higher population mean fitness and is referred to as 'purging' populations of their genetic load. Severe inbreeding can also reduce genetic load due to overdominant alleles, provided selection coefficients are not symmetrical at all loci, because alleles giving lower fitness will be reduced in frequency at equilibrium. With either fitness model, however, reduction in genetic load takes time, and the initial effect of an increase in inbreeding is reduced fitness due to homozygosity. There are few data relating to the extent to which fitness is reduced during inbreeding in a set of lines and to how long the reduction lasts before increasing again to the initial level, or higher. Inbreeding experiments involving sib mating in mice and Drosophila subobscura, and successive bottlenecks in house flies have yielded some evidence consistent with the purging hypothesis. Here, we report results of an experiment demonstrating a prolonged time-course of recovery of mean fitness under self-fertilization of a naturally outcrossing plant, and also compare our results with expectations derived by computer calculations. Our results show that the genetic load present in an outcrossing population can be explained only with a high mutation rate to partially recessive deleterious alleles, and that inbreeding purges the population of mutant alleles.