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突變—選擇平衡與準物種
HYC-1979Lesson 2: Catalytic, Which, System
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在分子層次上,天擇的目標並非單一基因型,而是一個由相關序列組成、具有組織結構的分布,稱為 準物種。這個概念源自突變與選擇之間的平衡:突變持續在主宰序列周圍產生變異體,而選擇則偏好複製能力較佳者。其穩態是一個穩定的突變譜——由序列構成的一片雲——而非單一的野生型。

學習目標

說明突變—選擇平衡如何產生準物種,以及為何野生型是一個具有組織結構的分布,而非單一具優勢的序列。

準物種:序列空間分布突變—選擇平衡維持的是一個具有組織結構的分布,而非單一基因型。序列空間 · 虛線圓環 = 突變距離 dd = 1d = 2d = 3突變選擇主宰序列點的大小與顏色代表變異體的濃度。兩股力量的平衡突變產生變異序列選擇偏好複製能力較佳者變異體濃度高濃度中等濃度低濃度野生型是這片雲的峰值;選擇作用於整個分布。

重點整理

  • 突變持續在主宰序列周圍產生突變序列。
  • 突變—選擇平衡產生一個穩定的相關序列分布。
  • 準物種就是這個具有組織結構的分布,而非單一具優勢的序列。
  • 主宰序列/野生型是最常見的變異體,但選擇的單位是整片突變雲。
  • 在恆定組織下,每個變異體的濃度取決於其自身複製與鄰近序列突變流入/流出之間的平衡。
  • 分布寬度取決於突變率、基因組長度與選擇差異;這帶出了後續將探討的錯誤閾值問題。
  • 準物種不是分類學上的物種;它是一個由動態維持的分子集合體。

數學表示

在準物種模型中,族群以濃度向量描述 x 代表每個序列的濃度。其動態遵循 dxi/dt = Wii + ∑Wij,其中 Wii 是序列的選擇值 i 而 E(t) 是平均超額生產力。在穩態下,該分布是突變—選擇矩陣的主特徵向量。

概念檢核
準物種的物理意義是什麼?它是一個由動態維持的序列集合體,而非單一基因型。