Discovery of Ongoing Selective Sweeps within Anopheles Mosquito Populations Using Deep Learning - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Article Dans Une Revue Molecular Biology and Evolution Année : 2021

Discovery of Ongoing Selective Sweeps within Anopheles Mosquito Populations Using Deep Learning

Alexander Xue
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Daniel Schrider
Andrew Kern
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Alessandra Della Torre
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Beniamino Caputo
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Bilali Kabula
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Bradley White
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Charles Godfray
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Constant Edi
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Craig Wilding
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Dan Neafsey
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David Conway
David Weetman
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Dominic Kwiatkowski
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Igor Sharakhov
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Janet Midega
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Jiannong (john) Xu
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João Pinto
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John Essandoh
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Johnson Matowo
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Ken Vernick
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Luc Djogbenou
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Mamadou Coulibaly
Mara Lawniczak
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Matthew Hahn
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Omar Cornejo
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Robert Mccann
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Sam O’loughlin
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Alistair Miles
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Chris Clarkson
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Cj Battey
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Cody Champion
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Frederic Labbe
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Giordano Bottà
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Jeffrey Adrion
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Joel Nelson
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Nick Harding
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Richard Wang
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Scott Small
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Seth Redmond
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Tiago Antão
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Résumé

Abstract Identification of partial sweeps, which include both hard and soft sweeps that have not currently reached fixation, provides crucial information about ongoing evolutionary responses. To this end, we introduce partialS/HIC, a deep learning method to discover selective sweeps from population genomic data. partialS/HIC uses a convolutional neural network for image processing, which is trained with a large suite of summary statistics derived from coalescent simulations incorporating population-specific history, to distinguish between completed versus partial sweeps, hard versus soft sweeps, and regions directly affected by selection versus those merely linked to nearby selective sweeps. We perform several simulation experiments under various demographic scenarios to demonstrate partialS/HIC’s performance, which exhibits excellent resolution for detecting partial sweeps. We also apply our classifier to whole genomes from eight mosquito populations sampled across sub-Saharan Africa by the Anopheles gambiae 1000 Genomes Consortium, elucidating both continent-wide patterns as well as sweeps unique to specific geographic regions. These populations have experienced intense insecticide exposure over the past two decades, and we observe a strong overrepresentation of sweeps at insecticide resistance loci. Our analysis thus provides a list of candidate adaptive loci that may be relevant to mosquito control efforts. More broadly, our supervised machine learning approach introduces a method to distinguish between completed and partial sweeps, as well as between hard and soft sweeps, under a variety of demographic scenarios. As whole-genome data rapidly accumulate for a greater diversity of organisms, partialS/HIC addresses an increasing demand for useful selection scan tools that can track in-progress evolutionary dynamics.
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hal-03420515 , version 1 (09-11-2021)

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Citer

Alexander Xue, Daniel Schrider, Andrew Kern, Alessandra Della Torre, Beniamino Caputo, et al.. Discovery of Ongoing Selective Sweeps within Anopheles Mosquito Populations Using Deep Learning. Molecular Biology and Evolution, 2021, 38 (3), pp.1168-1183. ⟨10.1093/molbev/msaa259⟩. ⟨hal-03420515⟩
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