遗传漂变

高中生物通过对二倍体基因拷贝进行有放回抽样,模拟使用指定随机种子的赖特-费希尔遗传漂变

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关于此实验

每次抽取一个基因拷贝,构建一代子代。比较8个可复现的种群,并探究繁殖群体大小如何影响随机固定和丢失,同时不引入任何适应度优势。

学习目标

  • 区分随机遗传漂变与存活选择。
  • 理解二倍体种群大小与抽取的基因拷贝数量之间的关系。
  • 认识到在没有突变或迁移的情况下,固定和丢失是吸收态。

使用方法

  1. 1抽取一个基因拷贝,并检查尚未填满的子代容器。
  2. 2完成下一代,并将其频率与亲代进行比较。
  3. 3运行若干代,并比较全部8条重复种群曲线。
  4. 4缩小繁殖群体,并使用新的随机种子重新运行。

模型

每个子代基因拷贝都是从亲代基因库中独立抽取的。
繁殖群体规模越小,单代频率方差越大。

假设

  • 每个离散世代包含 N 个二倍体生物,以 2N 个基因拷贝表示。子代拷贝根据亲代频率进行有放回的独立抽样。
  • 不存在选择、突变或迁移。频率为 0 或 1 时会保持不变。
  • 初始 A 的数量取目标频率乘以 2N 后最接近的整数。读数显示舍入后的实际初始频率。
  • 可以看到部分子代抽样结果,但只有在抽取完全部 2N 个拷贝后,已完成世代的频率才会更新。
  • 每次重复都使用不同的确定性种子。相同的设置、种子和重复会精确复现相同的序列。珠子只是基因拷贝的象征,并不代表空间中的生物个体。

在课堂上试试这个实验

  1. Q1为什么移除抽取过的亲代珠子会导致模型错误?
  2. Q2在初始设置相同的情况下,一次重复中的频率增加,而另一次重复中的频率降低,这可能吗?

常见问题

为什么初始频率有时与目标频率不同?

有限种群中,A 的拷贝数必须是整数。将其四舍五入到最接近的可用数量后,即得到报告的实际频率。

为什么部分抽样期间的完成频率保持不变?

只有抽取完全部 2N 个后代基因拷贝后,下一代才算完成。