遺傳漂變

高中生物透過對二倍體基因複本進行有放回抽樣,模擬使用指定隨機種子的萊特-費雪遺傳漂變

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關於此實驗

每次抽取一個基因複本,建立一代子代。比較 8 個可重現的族群,並探究繁殖族群大小如何影響隨機固定與喪失,同時不加入任何適應度優勢。

學習目標

  • 區分隨機遺傳漂變與存活選擇。
  • 了解二倍體族群大小與抽取的基因複本數量之間的關係。
  • 認識到在沒有突變或遷移的情況下,固定與喪失是吸收狀態。

使用方法

  1. 1抽取一個基因複本,並檢查尚未填滿的子代容器。
  2. 2完成下一代,並將其頻率與親代進行比較。
  3. 3執行數個世代,並比較全部 8 條重複族群曲線。
  4. 4縮小繁殖族群,並使用新的隨機種子重新執行。

模型

每個子代基因拷貝都是從親代基因庫中獨立抽取的。
繁殖族群規模越小,單代頻率變異數越大。

假設

  • 每個離散世代包含 N 個二倍體生物,以 2N 個基因拷貝表示。子代拷貝依據親代頻率進行有放回的獨立抽樣。
  • 不存在選擇、突變或遷移。頻率為 0 或 1 時會維持不變。
  • 初始 A 的數量取目標頻率乘以 2N 後最接近的整數。讀值顯示四捨五入後的實際初始頻率。
  • 可以看到部分子代抽樣結果,但只有在抽取完全部 2N 個拷貝後,已完成世代的頻率才會更新。
  • 每次重複都使用不同的決定性種子。相同的設定、種子和重複會精確重現相同的序列。珠子只是基因拷貝的象徵,並不代表空間中的生物個體。

在課堂上試試這個實驗

  1. Q1為什麼移除抽取過的親代珠子會導致模型錯誤?
  2. Q2在初始設定相同的情況下,一次重複中的頻率增加,而另一次重複中的頻率降低,這可能嗎?

常見問題

為什麼初始頻率有時會與目標頻率不同?

有限族群中,A 的複本數必須是整數。四捨五入至最接近的可用數量後,即得到報告的實際頻率。

為什麼部分抽樣期間的完成頻率保持不變?

只有抽取完全部 2N 個後代基因複本後,下一代才算完成。