Калибровка скоростей мутаций для целей ДНК-генеалогии

[Nimissin]

В журнале Advances in Anthropology (2011. Vol.1, No.2, 26-34) опубликована статья Клесова и Рожанского
Mutation Rate Constants in DNA Genealogy (Y Chromosome)
http://www.scirp.org/journal/aa/
В статье на английском языке приведены основные результаты по калибровке скоростей мутаций, ранее опубликованных на русском языке в Вестнике.

12 marker haplotypes - 0.020 mutations per haplotype, 0.00167 mutations per marker,

22 marker haplotypes - 0.006 mutations per haplotype, 0.000270 mutations per marker,

25 marker haplotypes - 0.046 mutations per haplotype, 0.00183 mutations per marker,

37 marker haplotypes - 0.090 mutations per haplotype, 0.00243 mutations per marker,

49 marker haplotypes - 0.080 mutations per haplotype, 0.00163 mutations per marker,

67 marker haplotypes - 0.120 mutations per haplotype, 0.00179 mutations per marker.

111 marker haplotypes - 0.198 mutations per haplotype, 0.00178 mutations per marker.

[dima75]

Самые сильные изменения в константе скорости мутаций 67-маркерных гаплотипов. Если цифры верны, то все ВБОП, расчитанные ранее по константе скорости 0,145 для 67-маркерных гаплотипов вырастут в 1,2 раза.

Какая критика была на эту статью? Каково Ваше мнение?

[Nimissin]

Самые сильные изменения в константе скорости мутаций 67-маркерных гаплотипов. Если цифры верны, то все ВБОП, расчитанные ранее по константе скорости 0,145 для 67-маркерных гаплотипов вырастут в 1,2 раза.

Какая критика была на эту статью? Каково Ваше мнение?

Да, в конце 2010 года Клесов и Рожанский пересмотрели скорость для 67-маркерных гаплотипов.
По ряду причин, которые будут рассмотрены при дальнейшем обсуждении, полученные калибровки применимы только для линейного метода. Эти скорости не могут быть применены для метода ASD (в разных вариантах), МВП, МВПР.
Сергей Каржавин инициирует калибровку скоростей мутаций для новых методов расчета TMRCA - метода выборочных пар и метода выборочных пар с рандомизацией. Для обоснования способа (способов) калибровки мы начинаем это обсуждение.
Я предлагаю последовательно рассмотреть следующие аспекты в проблеме калибровки:
1. Средняя длительность одного поколения.
2. Влияние многошаговых мутаций, т.е. мутаций с единовременным изменением аллеля на 2, 3, 4 и т.д. тандемных повторов.
3. Влияние разности скоростей мутаций для разных Y-STR локусов. Здесь же - разделение локусов на "медленные" и "быстрые".
4. Методология отбора гаплотипов и формирования выборок, восходящих к единому общему предку.
5. Взаимосвязь скоростей, полученных путем калибровки для разных методов расчета TMRCA, и генеалогических скоростей мутаций, определяемых экспериментально по парам "отец-сын".
6. Методологические проблемы расчета среднего числа мутаций по выборкам. Что мы на самом деле определяем?
7. Влияние популяционных эффектов, в том числе темпа роста популяции.

Возможно, упустил что-то. Надеюсь, меня поправят и дополнят.

[Nimissin]

Начну с длительности одного поколения. Клесов и Рожанский принимают длительность одного поколения 25 лет. Это, как они подчеркивают, условная величина. Фактически их калибровка проведена не для поколений, а в расчете на один календарный год. Поэтому, действительно, продолжительность одного поколения в их калибровке может быть любой, хоть 25, 30 или 50 лет. Ясно, что такая калибровка принципиально иная, чем учет фактической длительности одного поколения. В принципе длительность одного поколения может различаться для разных популяций, а также для одной и той же популяции, но в разное время. Правда, есть работа Феннера 2005 года, в которой утверждается, что длительность одного мужского пополения практически не зависит от уровня развития популяции и составляет 31-32 года.

Классификация обществ   Мужская линия   Число обществ

Более развитые страны   30.8      151              
Менее развитые страны   31.8      40   
Охотники и собиратели
(за исключением Австралии)   33.4      132   
Австралийские аборигенные
охотники и собиратели   42.6      25   
Полярные эскимосы      32.1      1

Похожие результаты получены Гавриловым и Темошем - 32.47 лет

Total persons: 36792
Males total: 18960
Females total: 17832

Pairs Father-Son total: 15094
   among them with good dates (used in caluculations below): 12495
Pairs Mother-Daughter total: 12159
   among them with good dates (used in caluculations below): 10550

Mother-daughter:
      Arithmetic mean: 28.79, Median: 28.00, Mode: 22
Father-son:
      Arithmetic mean: 32.47, Median: 31.00, Mode: 28

http://forum.molgen.org/index.php/topic,3147.45.html

Если Феннер прав, то генеалогическую скорость мутаций, т.е. истинную скорость мутаций, определяемую по парам "отец-сын" можно спокойно пересчитывать в расчете на один календарный год.

[Nimissin]

Моя собственная генеалогическая линия документированно прослеживается до 1740 года. Наш якутский род ничем не отличается от других по средней длительности одного поколения: 32.4 года по 8 коленам.

[Nimissin]

Часто встречается мнение, что с углублением в прошлое средний интервал одного поколения уменьшается. Мол, и люди жили меньше, и раньше начинали обзаводиться потомством. Наверное, не все так просто. Эти рассуждения применимы для очень древних времен, скажем, десятки тысяч лет назад. А какие основания думать, что 5-6 тыс.лет назад продолжительность одного поколения была меньше? В локальной популяции (племени) род продолжали всего несколько доминантных мужчин (вожди, шаманы), не подпускавшие более молодых конкурентов. Когда они сходили с генетической арены, их сменщики были уже в зрелом возрасте. Посмотрите приведенную выше таблицу. Почему у австралийских аборигенных охотников и собирателей такой большой интервал одного поколения? Женщины не в счет, они сменяли друг друга.

[Centurion]

У меня получается цифра 31.1

[Nimissin]

Максимум репродуктивной способности для доминантного мужчины приходился на зрелый возраст, когда он занимал высокую позицию в племенной иерархии, а женщин у него было много. С другой стороны все ныне живущие люди - потомки успешных а репродуктивном плане женщин. Но если женщина рожала много детей, то и интервал одного поколения для таких женщин также был повышенным.

[Nimissin]

У меня получается цифра 31.1

Есть ли среди форумчан представители родов со средней продолжительностью одного мужского поколения 25 лет?

[Centurion]

У меня получается цифра 31.1

Есть ли среди форумчан представители родов со средней продолжительностью одного мужского поколения 25 лет?

у меня документально с года рождения 1665

причем первые 3 поколения от корня

33
44
31

[Alexander]

Если Феннер прав, то генеалогическую скорость мутаций, т.е. истинную скорость мутаций, определяемую по парам "отец-сын" можно спокойно пересчитывать в расчете на один календарный год.

Разве не так считают в "Вестнике"?

Фактически их калибровка проведена не для поколений, а в расчете на один календарный год.

[Nimissin]

Если Феннер прав, то генеалогическую скорость мутаций, т.е. истинную скорость мутаций, определяемую по парам "отец-сын" можно спокойно пересчитывать в расчете на один календарный год.

Разве не так считают в "Вестнике"?

Фактически их калибровка проведена не для поколений, а в расчете на один календарный год.

Да, так и считают, практически полностью пренебрегая понятием поколения. Калибровка проведена ими по генеалогиям с более или менее известной документальной датировкой, т.е. в расчете числа мутаций на один календарный год. Все остальные пытаются понять зависимость длительности одного поколения от уровня развития популяции и его культурных особенностей, считают по различным родословным. Клесов и Рожанский призывают не заморачиваться над этим. Может, они и правы. В конечном итоге, и мы, когда дело доходит до конкретных расчетов, закладываем фиксированные 31.5 лет на одно поколение. Что-то я не встречал в расчетах переменной длительности поколений.

[Mich Glitch]

Важно, что порядок величин прежний. Неизменный почти с конца 20-го - начала 21-го веков. 

67 marker haplotypes - 0.120 mutations per haplotype, 0.00179 mutations per marker. Для поколенного интервала в 25 лет.

Если взять  округлённых 30 лет на поколение, то выходит 0.00179 / 25 * 30 = 0.002148.

Очень близко к наибольшему пулу экспериментальных значений (по парам отец-сын) от Соренсона. 0.0021 для их набора в 43 маркера.
Напомню, что 43 маркера у Соренсона, на деле означают 37 маркеров. И эти 37 маркеров от Соренсона не совпадают с 37 маркерами ФТДНА.

Ну, и опять пройдусь. Если бы Анатолий и Игорь имели минимальный опыт практической генеалогической работы, то они бы тоже понимали, что два единственных способа калибровки это:
а) Работа по современным парам отец-сын;
б) Работа по выверенным, а от того и очень коротким генеалогиям.

[Nimissin]

Наиболее распространенные методы оценки TMRCA (линейный, ASD) разработаны в рамках одношаговой мутационной модели SMM (stepwise mutation model). В этой модели допускаются мутации, изменяющие аллель только на плюс или минус один тандемный повтор. И это приближение вполне оправдано, поскольку подавляющая часть экспериментально наблюдаемых мутаций таковыми и являются.
После выхода статьи Ballantyne et al. (2010) я насчитал в опубликованных научных статьях 718 мутационных событий в парах "отец-сын" для 67 первых локусов FTDNA, в том числе:
изменение аллеля на 1 повтор (в обе стороны) - 698 (97.21 %);
изменение аллеля на 2 повтора - 15 (2.09 %);
изменение аллеля на 3 повтора - 4 (0.56 %);
изменение аллеля на 4 повтора - 1 (0.14 %);
изменение аллеля на 5 и более повторов - 0 (0.00 %).
Доля многошаговых мутаций (больше одного шага) для 67-маркерного гаплотипа FTDNA составляет около 2.8 %.
В статье Burgarella and Navascues (2011) говорится о 3.1 % (14 многошаговых мутаций) для 110 маркеров.
Тем не менее, наличие многошаговых мутаций в реальных выборках будет обусловливать немного разные результаты для линейного и ASD методов. Об этом ниже.

[Nimissin]

В прошлом 2011 году Сергей Каржавин сформулировал формулы для средних значений и дисперсии распределения мутаций в общем случае, учитывающем многошаговые мутации (multiple mutations).

Тут у меня возникли проблемы. Нужно разместить массу формул, которые у меня содержатся в .doc файле. Как их вывести на экран?