Published June 14, 2013 | Version v1
Publication Open

Neutral Theory Predicts the Relative Abundance and Diversity of Genetic Elements in a Broad Array of Eukaryotic Genomes

Creators

  • 1. Centro de Investigacion Principe Felipe
  • 2. Fundación Ciencias Exactas y Naturales
  • 3. University of Buenos Aires

Description

It is universally true in ecological communities, terrestrial or aquatic, temperate or tropical, that some species are very abundant, others are moderately common, and the majority are rare. Likewise, eukaryotic genomes also contain classes or "species" of genetic elements that vary greatly in abundance: DNA transposons, retrotransposons, satellite sequences, simple repeats and their less abundant functional sequences such as RNA or genes. Are the patterns of relative species abundance and diversity similar among ecological communities and genomes? Previous dynamical models of genomic diversity have focused on the selective forces shaping the abundance and diversity of transposable elements (TEs). However, ideally, models of genome dynamics should consider not only TEs, but also the diversity of all genetic classes or "species" populating eukaryotic genomes. Here, in an analysis of the diversity and abundance of genetic elements in >500 eukaryotic chromosomes, we show that the patterns are consistent with a neutral hypothesis of genome assembly in virtually all chromosomes tested. The distributions of relative abundance of genetic elements are quite precisely predicted by the dynamics of an ecological model for which the principle of functional equivalence is the main assumption. We hypothesize that at large temporal scales an overarching neutral or nearly neutral process governs the evolution of abundance and diversity of genetic elements in eukaryotic genomes.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

من الصحيح عالميًا في المجتمعات البيئية، الأرضية أو المائية، المعتدلة أو الاستوائية، أن بعض الأنواع وفيرة جدًا، والبعض الآخر شائع إلى حد ما، والأغلبية نادرة. وبالمثل، تحتوي الجينومات حقيقية النواة أيضًا على فئات أو "أنواع" من العناصر الجينية التي تختلف اختلافًا كبيرًا في الوفرة: ترانسبوزونات الحمض النووي، والترانسبوزونات الرجعية، وتسلسلات الأقمار الصناعية، والتكرارات البسيطة وتسلسلاتها الوظيفية الأقل وفرة مثل الحمض النووي الريبي أو الجينات. هل أنماط الوفرة والتنوع النسبي للأنواع متشابهة بين المجتمعات البيئية والجينوم ؟ ركزت النماذج الديناميكية السابقة للتنوع الجيني على القوى الانتقائية التي تشكل وفرة وتنوع العناصر القابلة للنقل (TEs). ومع ذلك، من الناحية المثالية، يجب أن تأخذ نماذج ديناميكيات الجينوم في الاعتبار ليس فقط TEs، ولكن أيضًا تنوع جميع الفئات الجينية أو "الأنواع" التي تسكن الجينومات حقيقية النواة. هنا، في تحليل لتنوع ووفرة العناصر الوراثية في >500 كروموسوم حقيقي النواة، نظهر أن الأنماط تتفق مع فرضية محايدة لتجميع الجينوم في جميع الكروموسومات التي تم اختبارها تقريبًا. يتم التنبؤ بتوزيعات الوفرة النسبية للعناصر الوراثية بدقة تامة من خلال ديناميكيات النموذج البيئي الذي يكون مبدأ التكافؤ الوظيفي هو الافتراض الرئيسي له. نحن نفترض أنه على المستويات الزمنية الكبيرة، تتحكم عملية محايدة شاملة أو شبه محايدة في تطور وفرة وتنوع العناصر الوراثية في الجينومات حقيقية النواة.

Translated Description (French)

Il est universellement vrai dans les communautés écologiques, terrestres ou aquatiques, tempérées ou tropicales, que certaines espèces sont très abondantes, d'autres sont modérément communes, et la majorité sont rares. De même, les génomes eucaryotes contiennent également des classes ou « espèces » d'éléments génétiques qui varient fortement en abondance : transposons d'ADN, rétrotransposons, séquences satellites, simples répétitions et leurs séquences fonctionnelles moins abondantes telles que l'ARN ou les gènes. Les modèles d'abondance et de diversité relatives des espèces sont-ils similaires entre les communautés écologiques et les génomes ? Les modèles dynamiques précédents de la diversité génomique se sont concentrés sur les forces sélectives qui façonnent l'abondance et la diversité des éléments transposables (ET). Cependant, idéalement, les modèles de dynamique du génome devraient tenir compte non seulement des ET, mais aussi de la diversité de toutes les classes génétiques ou « espèces » qui peuplent les génomes eucaryotes. Ici, dans une analyse de la diversité et de l'abondance des éléments génétiques dans >500 chromosomes eucaryotes, nous montrons que les patrons sont cohérents avec une hypothèse neutre d'assemblage du génome dans pratiquement tous les chromosomes testés. Les distributions de l'abondance relative des éléments génétiques sont très précisément prédites par la dynamique d'un modèle écologique dont le principe d'équivalence fonctionnelle est l'hypothèse principale. Nous émettons l'hypothèse qu'à grande échelle temporelle, un processus global neutre ou presque neutre régit l'évolution de l'abondance et de la diversité des éléments génétiques dans les génomes eucaryotes.

Translated Description (Spanish)

Es universalmente cierto en las comunidades ecológicas, terrestres o acuáticas, templadas o tropicales, que algunas especies son muy abundantes, otras son moderadamente comunes y la mayoría son raras. Asimismo, los genomas eucariotas también contienen clases o "especies" de elementos genéticos que varían mucho en abundancia: transposones de ADN, retrotransposones, secuencias satélite, repeticiones simples y sus secuencias funcionales menos abundantes como ARN o genes. ¿Los patrones de abundancia y diversidad relativa de especies son similares entre las comunidades ecológicas y los genomas? Los modelos dinámicos anteriores de diversidad genómica se han centrado en las fuerzas selectivas que dan forma a la abundancia y diversidad de elementos transponibles (TE). Sin embargo, idealmente, los modelos de dinámica del genoma deberían considerar no solo los TE, sino también la diversidad de todas las clases genéticas o "especies" que pueblan los genomas eucariotas. Aquí, en un análisis de la diversidad y abundancia de elementos genéticos en >500 cromosomas eucariotas, mostramos que los patrones son consistentes con una hipótesis neutral de ensamblaje del genoma en prácticamente todos los cromosomas probados. Las distribuciones de la abundancia relativa de elementos genéticos se predicen con bastante precisión mediante la dinámica de un modelo ecológico para el cual el principio de equivalencia funcional es el principal supuesto. Planteamos la hipótesis de que, a grandes escalas temporales, un proceso general neutro o casi neutro rige la evolución de la abundancia y diversidad de elementos genéticos en los genomas eucariotas.

Files

journal.pone.0063915&type=printable.pdf

Files (1.3 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:34a3c22508ba991a09c19381c243dcf0
1.3 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تتنبأ النظرية المحايدة بالوفرة والتنوع النسبيين للعناصر الوراثية في مجموعة واسعة من الجينومات حقيقية النواة
Translated title (French)
La théorie neutre prédit l'abondance relative et la diversité des éléments génétiques dans un large éventail de génomes eucaryotes
Translated title (Spanish)
La teoría neutral predice la abundancia y diversidad relativas de elementos genéticos en una amplia gama de genomas eucariotas

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2124121210
DOI
10.1371/journal.pone.0063915

Is supplement to
https://openalex.org/W3091019659 (Other)
https://openalex.org/W2990154534 (Other)
https://openalex.org/W2982105307 (Other)
https://openalex.org/W2787493604 (Other)
https://openalex.org/W2137282308 (Other)
https://openalex.org/W2114179812 (Other)
https://openalex.org/W2089350008 (Other)
https://openalex.org/W2051541780 (Other)
https://openalex.org/W2031016231 (Other)
https://openalex.org/W1973351359 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Argentina

References

  • https://openalex.org/W1967318355
  • https://openalex.org/W1969213662
  • https://openalex.org/W1972346070
  • https://openalex.org/W1981516958
  • https://openalex.org/W1988714210
  • https://openalex.org/W1991254391
  • https://openalex.org/W1995875735
  • https://openalex.org/W2000359198
  • https://openalex.org/W2019841176
  • https://openalex.org/W2020349251
  • https://openalex.org/W2023248598
  • https://openalex.org/W2038378062
  • https://openalex.org/W2040865473
  • https://openalex.org/W2045356760
  • https://openalex.org/W2100167171
  • https://openalex.org/W2100860862
  • https://openalex.org/W2101203599
  • https://openalex.org/W2101296669
  • https://openalex.org/W2104389338
  • https://openalex.org/W2110065044
  • https://openalex.org/W2113373525
  • https://openalex.org/W2118015073
  • https://openalex.org/W2118106669
  • https://openalex.org/W2130096329
  • https://openalex.org/W2132367632
  • https://openalex.org/W2145025818
  • https://openalex.org/W2151777559
  • https://openalex.org/W2156564520
  • https://openalex.org/W2171074980
  • https://openalex.org/W2171463101
  • https://openalex.org/W2330000074
  • https://openalex.org/W256190298
  • https://openalex.org/W4210450218
  • https://openalex.org/W4231875677
  • https://openalex.org/W4233991124
  • https://openalex.org/W4285719527
  • https://openalex.org/W4302781015