聖塔非研究所

演化 on “Realistic” 適應度景觀s

2026-03-18 · 工作論文 · 更新 2026/03/18 下午01:35

摘要 無性複製實體群體中透過突變和選擇進行的演化透過源自複製化學動力學的常微分方程 (ODE) 進行建模。突變選擇方程式的解根據值矩陣 W = Q.F 的特徵向量獲得,其中 Q 是突變頻率矩陣,F 是適應值對角線矩陣。族群的穩態突變體分佈由 W 的最大特徵向量(稱為準種 Y)給出。在不存在中性的情況下,單一變體(主序列 Xm)以最高濃度存在。突變體的平穩頻率由它們與主突變體的漢…

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論文資訊

  • 類型:工作論文
  • 編號:工作論文 #221
  • 日期:2026-03-18

摘要

無性複製實體群體中透過突變和選擇進行的演化透過源自複製化學動力學的常微分方程 (ODE) 進行建模。突變選擇方程式的解根據值矩陣 W = Q.F 的特徵向量獲得,其中 Q 是突變頻率矩陣,F 是適應值對角線矩陣。族群的穩態突變體分佈由 W 的最大特徵向量(稱為準種 Y)給出。在不存在中性的情況下,單一變體(主序列 Xm)以最高濃度存在。突變體的平穩頻率由它們與主突變體的漢明距離、它們的適應度值以及它們在序列空間中的鄰居的適應度決定。準種作為突變率 Y(p) 的函數,可能會顯示從有序狀態到 p = pcr 處的均勻分佈的急劇轉變,這稱為誤差閾值。模型景觀上可分離的三種現像在 p=pcr 處一致:(i)主序列濃度的急劇衰減,(ii)類似相變的行為,以及(iii)大範圍的隨機複製,其中 Y 是均勻分佈。基於目前核酸結構和功能知識的「現實」模型景觀顯示了錯誤閾值,但也顯示了其他急劇轉變,其中一種準種分佈在臨界突變率 p = ptr 下被具有不同主序列的另一種準種所取代。高適應度的最近鄰群體透過突變強烈耦合,表現得像一個單一實體,並且不太可能在相變中被替換。這種「強準種」——由主序列及其最常見的突變體組成——保持其從 p = 0 到 p = pcr 的誤差閾值的整個突變頻率範圍內的同一性。對於漢明距離 dH < 3 的兩個或多個序列而言,中性會導致強耦合的變異簇,在極限 lim p -> 0 中保持穩定。最近鄰或次近鄰序列以固定比率出現在平穩分佈中。透過隨機漂移對序列進行隨機選擇僅發生在漢明距離 dH ≥ 3 時。