Estimación de la huella de la selección natural y el efecto Hill- Robertson a lo largo del genoma de Drosophila melanogaster

Abstract

La presente tesis es un estudio exhaustivo de genómica de poblaciones en la especie modelo Drosophila melanogaster la cual combina aproximaciones bioinformáticas y teórico-estadísticas. El objetivo de este estudio es doble, queremos estimar la importancia relativa de distintos regímenes de selección natural y el impacto del efecto Hill-Robertson a lo largo del genoma de D. melanogaster. Hemos dividido los resultados y discusión en tres partes distintas. En la primera parte hemos desarrollado dos estimadores puntuales de la acción de la selección purificadora basados en el polimorfismo nucleotídico. En la segunda parte hemos aplicado nuestros nuevos estimadores, junto con estimadores existentes de la distribución de coeficientes de selección de nuevas mutaciones deletéreas y la tasa de evolución adaptativa, sobre secuencias genómicas de D. melanogaster provenientes del proyecto Drosophila Genetic Reference Panel (DGRP). Este trabajo de tesis se inició como parte de un gran proyecto internacional el cual fue publicado en 2012 (Mackay et al. 2012). En la tercera y última parte hemos estudiado el efecto de la tasa de recombinación, la densidad génica y la tasa de mutación sobre el número de substituciones de cambio de amino ácido adaptativas ocurridas desde la separación de D. melanogaster y D. yakuba. Además, hemos estimado por primera vez cuantas substituciones adaptativas dejan de fijarse como consecuencia del efecto Hill-Robertson en el genoma codificador de D. melanogaster. Este trabajo ha sido publicado recientemente en 2016 (Castellano et al. 2016).

The present thesis is a comprehensive population genomic study in the model species Drosophila melanogaster which combines bioinformatic and theoretical-statistical approaches. The purpose of this study is two-fold, we want to estimate the relative importance of different regimes of natural selection and the impact of the Hill-Robertson effect along the genome of D. melanogaster. We have divided the results and discussion sections in three distinct parts. In the first part we have designed two new point estimators of the action of purifying selection using nucleotide polymorphism data. In the second part we have applied our new estimators together with existing methods to estimate the distribution of fitness effects (DFE) of new deleterious mutations and the rate of adaptive evolution using genomic sequences of D. melanogaster coming from the Drosophila Genetic Reference Panel (DGRP) project. This thesis work has started as part of a large international project which was published in 2012 (Mackay et al. 2012). In the third and last part we have studied the effect of the rate of recombination, the mutation rate and gene density upon the number of adaptive amino acid substitutions that have occurred since the split between D. melanogaster and D. yakuba. Moreover, we have estimated for the first time how much the Hill-Robertson interference impedes the rate of adaptive evolution in the coding genome of D. melanogaster. This work has been recently published in 2016 (Castellano et al. 2016).