Evaluating the effects of rescaling parameters in large-scale genomic simulations

Abstract

Bilgisayar simülasyonları biyolojik bilimlerin, bir tanesi de evrimsel biyoloji olan, bir çok alt dalında yaygın olarak kullanılmaktadır. Birkaç bin bazdan birkaç milyon baza kadar genomik bölgelerin modellendiği büyük ölçekli genom simülasyonlarının kullanımı yaygınlaşmaktadır. Bu simülasyonların hesaplama gücü ihtiyaçları yüksektir. Literatürde bu simülasyonların bellek ve zamansal ihtiyaçlarını azaltmak amacıyla sunulmuş çeşitli yöntemler bulunmaktadır. Bu çalışmada bu yöntemlerden, nesil ve birey sayılarının azaltılarak, mutasyon oranının artırıldığı bir tanesi incelenecektir. Bu yeniden ölçeklendirme yöntemi son yıllarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Popülasyon dinamiklerini değiştirebileceği için bir çok kez eleştirilmiş olmasına rağmen, yeniden ölçeklendirme yönteminin popülasyon dinamikleri üzerindeki etkilerini değerlendiren çok fazla çalışma yapılmamıştır. Bu çalışma parametrelerin yeniden ölçeklendirilmesinin popülasyon dinamiklerini nasıl değiştirebileceğini basit bir modelle açıklamakta ve simüle edilmiş genomlardaki polimorfik lokus oranının kayda değer bir şekilde değiştiğini göstermektedir.

Computer simulations are widely used in many subdisciplines of biological sciences, which evolutionary biology. Large-scale genomic simulations, where several kb (kilo base) to several Mb (mega base) genomes are modeled, are being increasingly used. These simulations require high computing power. There are some methods proposed in the literature to decrease the time and memory demand of these simulations. This study is concentrated on one of those methods, where both the number of generation, and the number of individuals are decreased, and mutation rate is increased. This rescaling method is widely used in recent years. Even though it has been criticized many times, since it could change the population dynamics, there are not many studies that evaluates the effect of rescaling on population dynamics. This study demonstrates how the rescaling of the parameters could change population dynamics with a simple model, and shows that the proportion of polymorphic loci in the simulated genomes could be significantly affected.