تحديد الهيكل السكاني المخفي في الأنماط التطورية المتدرجة زمنياً

يؤثر الهيكل السكاني على الأنماط الجينية، ومع ذلك، غالبًا ما تكون البيانات المتعلقة بكيفية هيكلة السكان غير متاحة أو غير قابلة للرصد مباشرة. إن استنتاج الهيكل السكاني مهم للغاية في علم الأوبئة الجزيئية حيث يُستخدم علم الأوبئة الجينية بشكل متزايد لاستنتاج أنماط الانتقال واكتشاف التفشيات. يمكن قياس الفجوات بين الأنساب المرصودة والمثالية، مثل تلك التي يتم إنتاجها من خلال العملية التراكمية، وعندما تحدث اختلافات كبيرة، قد تكشف عن تأثير الاختيار الطبيعي، أو هيكل السكان المضيفين، أو غيرها من التباينات السكانية والأوبئية. لقد طورنا اختبارًا إحصائيًا غير معلمي سريع للكشف عن الهيكل السكاني الخفي في أشجار النشوء التطوري المتدرجة زمنياً. يعتمد الاختبار على مقارنة الأنماط المتوقعة من الناحية النظرية لترتيب الأنبياء المشتركين في مجموعتين داخل إطار التراكم. وقد حفزت هذه الاختبارات الإحصائية أيضًا تطوير خوارزميات يمكن استخدامها لمسح شجرة النشوء بسرعة للعثور على مجموعات من المحتمل أن تشترك في تاريخ ديموغرافي أو وبائي محدد. تشمل التطبيقات الوبائية تحديد التفشيات في السكان المضيفين المعرضين للخطر أو التوسع السريع للأنماط الجينية ذات الميزة التنافسية. لإظهار فائدة هذه الأساليب في الكشف عن التفشيات، طبقنا الأساليب الجديدة على أشجار تطورية كبيرة تم إعادة بنائها من آلاف تسلسلات الجزء المتنوع من الفيروس HIV-1. وقد كشف ذلك عن وجود مجموعات نمت بسرعة في الماضي القريب وتركزت بشكل ملحوظ في الرجال الشباب، مما يشير إلى انتقال حديث وسريع في تلك المجموعة. علاوة على ذلك، لإظهار فائدة هذه الأساليب في دراسة مقاومة المضادات الحيوية، طبقنا الأساليب الجديدة على شجرة تطورية كبيرة تم إعادة بنائها من تسلسلات الجينوم الكامل لبكتيريا النيسرية السيلانية. نجد أن الهيكل السكاني المكتشف باستخدام هذه الأساليب يتداخل بشكل وثيق مع ظهور وتوسع الطفرات التي تمنح مقاومة مضادة حيوية. مقاومة المضادات الحيوية؛ تراكمي؛ HIV؛ الهيكل السكاني.