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Lexikon der Biologie: F-Statistik

F-Statistik w, die in der Populationsgenetik am häufigsten angewandte Methode, den Aufbau von Populationen aus genetischen Struktureinheiten zu beschreiben. Das komplexe Theoriengebäude geht auf klassische Arbeiten von Sewall Wright zurück. Eine räumliche Substrukturierung von Populationen läßt sich auf der genetischen Ebene nicht von echter Inzucht als Erscheinung des Paarungssystems unterscheiden, da beide Mechanismen zu einem Überschuß homozygoter Individuen (Homozygotie) führen. Deshalb werden beide Prozesse mit den F- oder Inzuchtkoeffizienten (auch Fixierungsindex genannt) beschrieben. Alle F-Koeffizienten sind als Korrelationskoeffizienten (r) definiert, d.h., der F-Wert kann von 0 bis +/–1 betragen. Bei absoluter Inzucht vereinigen sich ausschließlich abstammungsgleiche Allele, welche zu 100% korrelieren. Daraus ergibt sich die Beziehung r = F = 1. Die F-Statistik erfaßt die Abweichungen von der Panmixie (Zufallsverpaarung) auf verschiedenen Hierarchieebenen, wobei jeder Stufe ein eigener F-Koeffizient zugeordnet ist. Diese sind folgendermaßen definiert: FIS bezieht sich auf die Ebene der Individuen (I) einer Subpopulation (S); er mißt das Ausmaß an Inzucht in jeder einzelnen Subpopulation; eine Abweichung von Null bedeutet eine Verletzung der Annahme einer panmiktischen Population; ein negativer Wert bedeutet die systematische Vermeidung von Paarungen genetisch gleicher bzw. verwandter Tiere; ein positiver Wert (Überschuß an Homozyoten) kann durch Paarung verwandter Individuen hervorgerufen werden und findet sich zwangsläufig in kleinen Populationen. FIT ist der Korrelationskoeffizient für sich vereinigende Gameten, bezogen auf den gesamten Genpool; er bestimmt den Inzuchtgrad in der gesamten Population. FST ist der Korrelationskoeffizient für zwei zufällig aus einer Subpopulation herausgegriffene Allele, bezogen auf alle Allele des gesamten Genpools; er ist ein Maß für die Differenzierung in der gesamten Population, d.h. die standardisierte Teilkomponente der genetischen Varianz (Statistik) zwischen Subpopulationen. Der FST-Wert ist bedeutend bei der indirekten Schätzung des Genflusses zwischen Populationen, da man aus dem FST-Wert die Anzahl abwandernder Individuen pro Generation abschätzen kann. Dabei können nur die genetisch erfolgreichen Migrationen nachgewiesen werden. Wright wies unter der Annahme neutraler Allele (ein stark umstrittener Punkt) nach, daß FST = 1/(4Nem +1) bzw. Nem = 1/4(1/FST–1) gilt. Nem ist die effektive Anzahl migrierender Individuen. Ist Nem viel kleiner als 1, gelten die untersuchten Populationen als räumlich getrennt, es findet kein Austausch zwischen den Populationen statt. Für den speziellen Fall, daß FIS = FIT = FST = 0, gilt, daß auf allen Organisationsebenen panmiktische Verhältnisse herrschen und es keine genetische Differenzierung gibt.

G.U.

Lit.: Wright S.: Evolution and genetics of populations: a treatise in 4 volumes. Chicago, London 1978.

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