Índice de fixação

O índice de fixação (F_ST) é uma medida de diferenciação populacional devido à estrutura genética. É frequentemente estimado a partir de dados de polimorfismo genético, como polimorfismos de nucleotídeo único (SNP) ou microssatélites. Desenvolvido como um caso especial da estatística F de Wright, é uma das estatísticas mais comumente usadas em genética populacional.

Definição

Duas das definições mais comumente usadas para F_ST em um determinado locus são baseadas em 1) a variância das frequências de alelos entre as populações e em 2) a probabilidade de Identidade por descendência.

Se ${\bar {p}}$ é a frequência média de um alelo na população total, $\sigma _{S}^{2}$ é a variação na frequência do alelo entre diferentes subpopulações, ponderada pelos tamanhos das subpopulações, e $\sigma _{T}^{2}$ é a variância do estado alélico na população total, F_ST é definido como

$F_{ST}={\frac {\sigma _{S}^{2}}{\sigma _{T}^{2}}}={\frac {\sigma _{S}^{2}}{{\bar {p}}(1-{\bar {p}})}}$

A definição de Wright ilustra que F_ST mede a quantidade de variância genética que pode ser explicada pela estrutura da população. Isso também pode ser considerado como a fração da diversidade total que não é uma consequência da diversidade média dentro das subpopulações, onde a diversidade é medida pela probabilidade de que dois alelos selecionados aleatoriamente sejam diferentes, ou seja, $2p(1-p)$. Se a frequência do alelo na população $i$ é $p_{i}$ e o tamanho relativo da população $i$ é $c_{i}$, então

$F_{ST}={\frac {{\bar {p}}(1-{\bar {p}})-\sum c_{i}p_{i}(1-p_{i})}{{\bar {p}}(1-{\bar {p}})}}={\frac {{\bar {p}}(1-{\bar {p}})-{\overline {p(1-p)}}}{{\bar {p}}(1-{\bar {p}})}}$

Alternativamente,

$F_{ST}={\frac {f_{0}-{\bar {f}}}{1-{\bar {f}}}}$

Onde $f_{0}$ é a probabilidade de identidade por descendência de dois indivíduos, dado que os dois indivíduos estão na mesma subpopulação, e ${\bar {f}}$ é a probabilidade de que dois indivíduos da população total sejam idênticos por descendência. Usando essa definição, F_ST pode ser interpretada como medindo o quão mais próximos dois indivíduos da mesma subpopulação estão, em comparação com a população total. Se a taxa de mutação for pequena, essa interpretação pode ser mais explícita ligando a probabilidade de identidade por descendência aos tempos de coalescência: sejam T₀ e T o tempo médio de coalescência para indivíduos da mesma subpopulação e da população total, respectivamente. Então,

$F_{ST}\approx 1-{\frac {T_{0}}{T}}$

Interpretação

Esta comparação da variabilidade genética dentro e entre as populações é freqüentemente usada na genética populacional aplicada. Os valores variam de 0 a 1. Um valor 0 implica panmixia completa, isto é, que as duas populações estão se cruzando livremente. Um valor de 1 implica que toda variação genética é explicada pela estrutura da população e que as duas populações não compartilham nenhuma diversidade genética.

F_ST em humanos

Os valores de F_ST dependem fortemente da escolha das populações. Grupos étnicos intimamente relacionados, como dinamarqueses e holandeses, ou portugueses e espanhóis, apresentam valores significativamente abaixo de 1%, indistinguíveis de panmixia. Na Europa, os grupos étnicos mais divergentes têm valores da ordem de 7% (Lapões vs. Sardos).

Valores maiores são encontrados se forem comparados grupos homogêneos altamente divergentes: o maior valor encontrado foi próximo a 46%, entre Mbuti e Papuas.

 

Veja também

• Distância genética