Modellierung und Inferenz von genomischen Signaturen polygener Selektion in schnellen Adaptationsprozessen
STE 325/17-2
In schnellen Adaptationsprozessen ist polygene Selektion möglicherweise wichtiger als Selektion auf einem einzelnen Locus. Ziel dieses Projektes ist es, ein mathematisches Modell eines quantitativen Merkmals zu analysieren, das einer Kombination von gerichteter und stabilisierender Selektion, Mutation und genetischer Zufallsdrift unterworfen ist. In der ersten Phase des Schwerpunktprogramms haben wir gezeigt, dass aufgrund dieses Modells für sehr große Populationen (d. h. ohne Zufallsdrift) zwei qualitativ verschiedene Szenarien der schnellen polygenen Adaptation möglich sind: selective sweeps, die durch große, abrupte Veränderungen der Allelfrequenzen an wenigen Loci verursacht werden, und kleine Veränderungen der Allelfrequenzen an sehr vielen Loci. In der zweiten Phase des Schwerpunktprogramms studieren wir nun den Einfluss der Zufallsdrift in natürlichen Populationen, die auch zeitlichen Schwankungen unterliegen können. Ferner entwickeln wir Methoden, mit deren Hilfe wir kleine Veränderungen der Allelfrequenzen nach einer plötzlichen Umweltveränderung detektieren können. Schließlich verallgemeinern wir unser Ausgangsmodell, indem wir die Wirkung polygener Selektion nicht nur auf ein Merkmal betrachten, sondern diesen Prozess auch auf mehrere Merkmale erweitern (Pleiotropie).
Publikationen
- Stephan, W. and A. Tellier (2020) Stochastic processes and host-parasite coevolution: linking coevolutionary dynamics and DNA polymorphism data. Probabilistic Structures in Evolution (E. Baake and A. Wakolbinger, eds.), European Mathematical Society Series of Congress Reports, in press
- Wolfgang Stephan and Sona John (2020) Polygenic Adaptation in a Population of Finite Size. Entropy 2020, 22(8), 907. DOI: 10.3390/e22080907
- John, S. and W. Stephan (2020) Important role of genetic drift in rapid polygenic adaptation. Ecology and Evolution DOI: 10.1002/ece3.5981
- Daniel Živković, Sona John, Mélissa Verin, Wolfgang Stephan, Aurélien Tellier (2019) Neutral genomic signatures of host-parasite coevolution. BMC Evol Biol 19, 230. DOI: 10.1186/s12862-019-1556-3
- Feurtey, A., D. Stevens, W. Stephan, and E. H. Stukenbrock (2019) Interspecific gene exchange introduces high genetic variability in crop pathogen. Genome Biol. Evol. 11: 3095-3105. DOI: 10.1093/gbe/evz224
- Stephan, W. (2019) Selective sweeps. Genetics 211: 5-13. DOI:
- Eldon B., Stephan W. (2018) Evolution of highly fecund haploid populations. Theoretical Population Biology. DOI: 10.1016/j.tpb.2017.10.002
- Kavita Jain, Wolfgang Stephan (2017) Modes of Rapid Polygenic Adaptation. Molecular Biology and Evolution 34(12):3169–3175. DOI: 10.1093/molbev/msx240
- Jain, K. and W. Stephan (2017) Rapid adaptation of a polygenic trait after a sudden environmental shift. Genetics 206: 389-406. DOI:
- Bozicevic, V., S. Hutter, W. Stephan, and A. Wollstein (2016) Population genetic evidence for cold adaptation in European Drosophila melanogaster populations. Mol. Ecol. 25: 1175-1191. DOI: 10.1111/mec.13464
- Stephan, W. (2016) Signatures of positive selection: from selective sweeps at individual loci to subtle allele frequency changes in polygenic adaptation. Mol. Ecol. 25: 79-88. DOI: 10.1111/mec.13288
- Jain, K. and W. Stephan (2015) Response of polygenic traits under stabilizing selection and mutation when loci have unequal effects. G3-Genes Genomes Genetics 5: 1065-1074. DOI: