田岛D检验

田岛D检验()是日本学者田岛文生于1989年提出的一种统计检验方法,用于检验DNA序列在演化过程中是否遵循中性演化模型。

科学原理
在选择中性模型下,对于一个处于突变-漂变平衡且大小稳定的群体,群体参数「\theta」可以通过计算两两核苷酸差异的平均值「\pi」和分离核苷酸位点数量「S\,」两种方法来估算,且二者相等。因此:

对于双倍体DNA:

: \theta=E[\pi]=E\left[\frac{S}{\sum_{i=1}^{n-1} \frac{1}{i}}\right]=4N\mu

对于单倍体DNA:

: \theta=E[\pi]=E\left[\frac{S}{\sum_{i=1}^{n-1} \frac{1}{i}}\right]=2N\mu

在公式中,“S\,”表示分离位点的数量,“n\,”表示样本数,“N\,”表示有效群體大小,“\mu”则表示基因突变率。

在存在自然选择或其他破坏中性模型的因素存在时,「\pi」与「S\,」的期望值会发生变化,且不再相等。通过这两者估测的「\theta」值「\theta_{\pi}」与「\theta_{S}」之间的差异d,即田岛D检验的统计基础,统计量D\,为d\,与其标准差\sqrt{\hat{V}(d)}之商,即:

:
D=\frac
{d}
{\sqrt
{\hat{V}(d)}
} =\frac
{\theta_{\pi}-\theta_{S}}
{\sqrt
{\hat{V}(\theta_{\pi}-\theta_{S})}
}

田岛文生用计算机模拟证明,统计量D\,符合貝塔分布(Beta distribution)。对某一样本,若D\,值处于置信区间之外,则可以拒绝零假设,即否定选择中性。

检验结果阐释
参考文献

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