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影响无性群体突变率因素的研究

姜小倩  
【摘要】: 在自然界的任何群体中,突变都是遗传变异的直接来源,为生物适应环境和进化出更新种提供原动力。但是绝大多数的突变,特别是那些带有表型效应的突变通常都是有害的,自然选择会很快将它们除去。反映突变多寡的突变率就成了生物进化中非常重要的一个参数。在存在自然选择的情况下,物种都会进化出比较低的突变率。那么自然选择对突变率起作用是与哪些因素相关呢? 为了回答这个问题,本研究采用计算机模拟的方法设计无性群体的进化实验,考虑了无性繁殖的群体进化中众多因素的影响,并着重调查和深入探讨了能为突变率变化带来重大影响的因素。相对于前人的基于群体内部竞争的研究,本研究首次在群体间竞争的高度上调查自然选择是否会赋予生物一个最适突变率。模拟初始分别赋予不同的亚群体不同的突变率,然后让它们在同一条件下进行竞争,胜出的亚群体的突变率被定义为“最适突变率”。当群体的某些条件变化时,就会对这种最适突变率带来不同的效应。在研究了群体大小,突变效应,群体的初始适合度条件,育性等众多因素的基础上,我们得到了如下重要结果: 1,在影响突变率的因素中,群体大小和突变的效应是最主要的,育性的限制以及群体的初始条件设定对其几乎无影响。 2,群体越大就越倾向于进化出更高的突变率。 3,有利突变相对于有害突变的比例越大,群体倾向于进化出更高的突变率。 4,有利突变的效应越强,群体越倾向于形成更高的突变率,而有害效应的变化很难对突变率产生明显影响。 值得注意的是,强有利突变的出现不仅会使得群体选择更高的突变率,也会使得群体之间的竞争时间急剧缩短。这也是其他基于非群体水平竞争的研究方法所无法观察到的现象。 希望这种群体之间竞争方法的应用和上述发现会对无性群体中普遍较低的突变率和病毒能进化出较高的突变率这两种不同的现象做出更好的解释。


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