The Influence of Mutation Bias on Adaptive Evolution

Abstract

Title: The Influence of Mutation Bias on Adaptive Evolution Author: Barbora Jasková Department: Department of Cell Biology Supervisor: Dr. Hana Rozhoňová Abstract: In evolutionary biology, natural selection acts upon genetic variation, which arises through mutations. However, mutations do not happen with equal probability, their occurrence is shaped by mutation biases; for example, a general tendency to favour transitions over transversions, or to prefer substitutions towards AT rather than GC. Recent studies clearly document that such biases are not overridden by natural selection but can influence the direction of adaptive evolution. Studies explored in this thesis have shown that the spectrum of adaptive substitutions can be predicted from the mutation spectrum, and even vice versa. Many underlying biases however remain unknown or unexplored. In this thesis, we investigate whether the structure of the genetic code introduces a mutation bias that influences the frequency of adaptive substitutions. We hypothesised that changes accessible through a greater number of single-nucleotide substitutions would occur more frequently among adaptive mutations. To test this, we applied correlation analyses and a negative binomial model to a dataset of antibiotics resistance-conferring substitutions in Mycobacterium...

Název práce: Vliv nerovnoměrné rychlosti vzniku mutací na adaptivní evoluci Autor: Barbora Jasková Katedra: Katedra buněčné biologie Vedoucí: Dr. Hana Rozhoňová Abstrakt: Základním mechanismem evoluční biologie je přirozený výběr, který vybírá nejvýhodnější varianty v rámci genetické variability, jež je tvořena mutacemi. Mutace však nevznikají zcela náhodně se stejnou pravděpodobností, naopak, jejich výskyt je ovlivněn tzv. mutačními biasy, tedy různými tendencemi mutačních mechanismů, například obecnou preferencí tranzic před transverzemi nebo substitucemi na AT před GC. Současné studie demonstrují, že tyto nerovnoměrnosti nejsou přirozeným výběrem potlačeny, ale ovlivňují směr adaptivní evoluce. Články shrnuté v této bakalářské práci ukazují, že se z mutačního spektra dá vyvodit spektrum adaptivních substitucí, a dokonce i naopak. Mnoho mutačních biasů však zatím není objeveno či prozkoumáno. V této práci jsme si položily otázku, zda samotná struktura genetického kódu nezavádí další mutační tendenci, která ovlivňuje poměr adaptivních substitucí. Předpokládaly jsme, že změny dosažitelné větším počtem jedno-nukleotidových substitucí se budou mezi adaptivními mutacemi vyskytovat častěji. Tento předpoklad jsme testovaly pomocí korelační analýzy a negativně binomického modelu na datasetu substitucí vedoucích k...