A livello molecolare, il bersaglio della selezione naturale non è un singolo genotipo, ma una distribuzione organizzata di sequenze correlate chiamata quasi-specie. Questo concetto emerge dall'equilibrio tra mutazione e selezione: la mutazione genera continuamente varianti attorno a una sequenza principale, mentre la selezione favorisce i replicatori migliori. Lo stato stazionario è uno spettro stabile di mutanti—una nuvola di sequenze—piuttosto che un singolo tipo selvatico.

Obiettivo di apprendimento

Spiegare come l'equilibrio mutazione-selezione produca una quasi-specie e perché il tipo selvatico sia una distribuzione organizzata anziché una singola sequenza dominante.

Punti chiave

• La mutazione genera continuamente sequenze mutanti attorno a una sequenza principale.
• L'equilibrio mutazione-selezione produce una distribuzione stabile di sequenze correlate.
• La quasi-specie è questa distribuzione organizzata, non una singola sequenza dominante.
• La sequenza principale/il tipo selvatico è la variante più frequente, ma l'unità di selezione è l'intera nuvola di mutanti.
• In condizioni di organizzazione costante, la concentrazione di ciascuna variante equilibra la propria replicazione con il flusso mutazionale in entrata/uscita dalle sequenze vicine.
• L'ampiezza della distribuzione dipende dal tasso di mutazione, dalla lunghezza del genoma e dalle differenze selettive; ciò introduce il problema della soglia d'errore trattato in seguito.
• La quasi-specie non è una specie tassonomica; è un insieme molecolare mantenuto dinamicamente.

Rappresentazione matematica

Nel modello della quasi-specie, la popolazione è descritta da un vettore di concentrazioni x per ciascuna sequenza. La dinamica segue dx_i/dt = W_ii + ∑W_ij, dove W_ii è il valore selettivo della sequenza i e E(t) è la produttività in eccesso media. Allo stato stazionario, la distribuzione è l'autovettore principale della matrice mutazione-selezione.