Fiksacijski indeks

**Fiksacijski indeks** (***F***ST) jest mjera populacijske diferencijacije zbog njene genetičke strukture. Obično se procjenjuje na osnovu podataka o genetičkom polimorfizmu, kao što su jednonukleotidni polimorfizam (SNP) ili mikrosateliti. Kao poseban oblik Wrightove F-statistike, to je jedna od najčešće korištenih statistika u populacijskoj genetici.

## Definicija
Dvije uobičajene definicije za FST na datom lokusu zasnivaju se na varijansi alelnih frekvencija između populacija i vjerovatnoći njihovog identiteta preko predaka. 
Ako  je \bar{p} je frekvencija alela u ukupnoj populaciji, \sigma^2_S je varijansa frekvencije alela među različitim subpopulacijama, mjerena njihovom veličinom, a \sigma^2_T je varijansa alelnog stanja u ukupnoj populaciji, FST je definiran kao:

:  F_{ST} = \frac{\sigma^2_S}{\sigma^2_T} = \frac{\sigma^2_S}{\bar{p}(1-\bar{p})}

Ova definicija, po Wrightovom FST mjeri iznos genetičke varijanse kojim se može objasniti struktura populacije. Također se može smatrati i dijelom ukupne različitosti koja nije posljedica prosječne različitosti unutar subpopulacija, Tu se različitost mjeri vjerojatnošću da su dva nasumično odabrana alela različita. Može se također uzeti da je

2p(1-p). Ako frekvencija alela u itoj populaciji iznosi p_i , a relativna veličina ite populacije je c_i, tada

:  F_{ST} = \frac{\bar{p}(1-\bar{p})-\sum c_i p_i(1-p_i)}{\bar{p}(1-\bar{p})} = \frac{\bar{p}(1-\bar{p})- \overline{p(1-p)}}{\bar{p}(1-\bar{p})}

Alternativno,
:  F_{ST} = \frac{f_0-\bar{f}}{1-\bar{f}},
gdje  f_0 je vjerovatnoća identiteta pretka dvije individue data tako da su one u istoj subpopulaciji, a \bar{f} je vjerovatnoća da su  dvije individue iz ukupne populacije identične po porijeklu. Upotreba ove definicije,  FST može se interpretirati koliko su bliske dvije individue  iste subpopulacijebliskear,  u poređenju sa ukupnom populacijom. Ako  je stopa mutacija  niska, ova interpretacija može naći eksplicitnije veze vjerovatnoće identiteta porijekla  koalescentnog vremenskog puta: ako T0 i T označavaju prosječno vrijeme koalescencije individua iz iste subpopulacije i ukpne populacije. Tada je

:  F_{ST} \approx 1-\frac{T_0}{T}
Ova formulacija se odnosi na prosjek koji se očekuje procjenom genetičkih podataka, a vodi ka razvoju različitih obrazaca procjene  FST.

## Procjene
U praksi, ni jedak kvantitet upotrebljen za definicije može se lako proračunati. Posljedica je  da različiti estimatori predlažu i različite procjene. Primjer je procjena koja je primjenljiva   na podatke o DNK sekvencama:
:  F_{ST} = \frac{ \pi_\text{between} - \pi_\text{within} } { \pi_\text{between} } ,

gdje   \pi_\text{between}  and  \pi_\text{within} predstavlja prosjek broja  razlika u uparivanju dvije individue iz različitih  subpopulacija  ( \pi_\text{between} ) ili iz iste ( \pi_\text{within}) subpopulacije. Prosjek parnih razlika među populacijama može se izračunati kao suma međuparnih razlika podijeljenih brojem parova. Međutim, ova procjena FST je pristrasna kada je veličina uzorka mala ili  varira među proučavanim populacijama.  Stoga se za izračunavanje FST u praksi primijenjuju složenije metode. Dvije od najrasprostranjenijih procedura su pokazatelji prema  Weiru i Cockerhamu (1984. -), prilagođena za analizu molekulske genetičke raznolikosti.

## Interpretacija
Ovo poređenje genetičke varijabilnosti unutar i između populacija se često koristi u primijenjenoj populacijskoj genetici. Vrijednosti se kreću od **0** do **1**, pri čemu  nulta vrijednost podrazumijeva potpunu panmiksiju, što znači da se jedinke dvije posmatrane populacije slobodno pare.  Vrijednost **1** podrazumijeva da se sve genetičke varijacije objašnjavaju strukturom populacije, a da dvije poređene populacije se međusobno  genetički ne raznolikuju.
Za idealizirane modele poput Wrightovog,  tj. model otoka otoka, FST  može se koristiti za procjenu stope migracija. Prema tom modelu,  ta stopa je:

: \hat{M}\approx\frac{1}{2}\left (\frac{1}{F_{ST}} -1  \right ) .

Interpretacija  FST  može biti teško kada su analizirani podaci visoko polimorfni. U ovom slučaju, vjerojatnost identiteta porijekla je vrlo niska i FST  može imati proizvoljno nisku gornju granicu, što bi moglo dovesti do pogrešnog tumačenja podataka. Također, strogo govoreći FST  nije genetička udaljenost, jer ne zadovoljava „trokut nejednakosti“. Kao posljedica toga,  i dalje se razvijaju novi obrasci za mjerenje genetičke diferencijacije.

## FST u ljudskim populacijama
Mešunarodni *HapMap* projekat *International HapMap Project*, za grananje populacijskog stabla po FST procjenjuje primjenom SNP podataka. Preko  autosoma, FST je procijenjen na **0,12**. Značaj ove  FST vrijednosti  kod ljudi je još sporan. Kao što FST nula znači da nema divergencije između populacija, FSTje jedan od indikakora stanja  kompletne izolacije populacija.

Antropolozi često citiraju rad Richarda Lewontina iz 1972. koji je došao do sličnih vrijednosti i tumače ovaj iznos kao male biološke razlike između ljudskih rasa. S druge strane,  Harpending je tvrdio da ova vrijednost FST = *0,12*, na svjetskoj razini, podrazumijeva da je 

### Autosomna  genetička distanca na bazi SNP
## Programi procjene FST
* Arlequin
* Fstat
* SMOGD
* diveRsity
* Microsatellite Analyzer (MSA) 
* VCFtools

## Moduli ca izračunavanje FST
* BioPerl
* hierfstat (R package)

## Reference
## Također pogledajte
*Genetička distanca
*Populacijska genetika

## Vanjski linkovi
* BioPerl - Bio::PopGen::PopStats

Kategorija:Genetika
Kategorija:Populacijska genetika