Extinction in genetic bit-string model with sexual recombination
分析了具有有性生殖的位串模型中突变压力、重组压力和选择压力之间的关系。对于这些参数的特定集合，我们已经发现了三个相变与一个阶段，人口可以生存。在这个阶段，重组提高了生存概率。即使重组在某种程度上与额外的突变相关，它也可能有利于繁殖，这表明重组和重组相关突变的频率可以在自然界中自组织。在配子产生过程中，将二倍体基因组分割成独立排列的染色体对，使得基因组之间能够重组而没有突变的风险，并且对于有性生殖策略也是有利的。
2006-01-23 q-bio.PE
Recombination and mutational robustness in neutral fitness landscapes
突变鲁棒性量化了随机突变对适应度的影响。当突变鲁棒性高时，大多数突变不会改变适应度或对适应度影响很小。从适应度景观适应度景观的角度来看，鲁棒基因型形成适应度几乎相等的神经网络。使用确定性群体模型，已经表明选择有利于这种网络内的基因型，这导致增加的突变鲁棒性。在这里，我们证明了这种效果是通过重组大大增强。我们的研究结果是基于一个详细的分析台面形的适应度景观，在那里我们推导出精确的表达式的重组和非重组人口的景观参数的鲁棒性的依赖。此外，我们进行了不同类型的随机多孔景观以及经验适应度景观的数值模拟。我们发现，基因型的突变鲁棒性一般与其重组权重，一个新的措施，量化的可能性基因型重组产生。我们认为，重组突变的鲁棒性的有利影响是一个高度普遍的功能，可能发挥了重要作用的出现和维持机制的遗传交换。
2019-10-21 cond-mat.stat-mech q-bio.PE
Reconstructing pedigrees: some identifiability questions for a recombination-mutation model
谱系是有向非循环图，表示种群中个体之间的祖先关系。基于一个示意性的重组过程，我们描述了两个简单的马尔可夫模型的序列演变的谱系-模型R（重组无突变）和模型RM（重组突变）。对于这些模型，我们问一个可识别性问题：是否有可能从现存序列的联合概率分布构建谱系？我们提出了一般谱系的部分可识别性结果：我们表明，当交叉概率足够小，某些生成子图序列可以从现存序列的联合分布计数。我们演示了如何谱系，较早似乎难以区分计数其生成子图序列。
2011-09-06 math.CO q-bio.PE
Modulation of Base Specific Mutation and Recombination Rates Enables Functional Adaptation within the Context of the Genetic Code
生命的持续需要人口以与其环境动态相称的速度适应。居住在高度可变环境中的成功种群已经进化出增加成功适应可能性的机制。我们引入了一个$64 \times 64$矩阵来量化碱基特异性突变潜力，分析了四种不同的复制系统，易错PCR，小鼠抗体，线虫和果蝇。突变趋势与蛋白质的结构进化相关。在强选择压力下的系统中，突变偏差有利于空间的自适应搜索，无论是通过碱基突变还是重组。这种适应性的背景下讨论的遗传密码在复制和密码子使用的水平。
2004-04-20 q-bio.GN q-bio.PE
Selection-recombination-mutation dynamics: Gradient, limit cycle, and closed invariant curve
本文研究了随机交配群体中弱突变与弱选择下双位点双等位基因系统的复制子动力学，发现独立突变时动力学呈梯度特性，非独立突变时可通过分岔产生渐近稳定振荡，且结果可推广至多位点系统。
2023-04-01 q-bio.PE
Inferring epistasis from genomic data with comparable mutation and outcrossing rate
我们认为，由于突变，选择和重组，其中选择包括单位点的条款（加性健身）和两个位点的条款（成对上位健身）的人口不断发展。我们进一步考虑的问题，推断健身的演化动力学从一个或几个快照的基因型在人口中的分布。在最近的文献中，这已经通过应用准连锁平衡（QLE）制度首次获得木村在高重组的限制。在这里，我们表明，该方法也适用于有趣的制度，突变的影响是可比的或大于重组。这导致修改后的主要上位适应性推断公式的突变率和重组发生在一起。我们还推导出这个公式使用以前开发的高斯封闭，形式上仍然有效时，重组是缺席。通过数值模拟验证了研究结果。
2021-05-04 cond-mat.stat-mech q-bio.PE
Bistability in two-locus models with selection, mutation, and recombination
重组的进化效应主要取决于连锁基因座之间的上位相互作用。已知重组是非常不利的一个典型情况是两个位点的适应度景观，其显示具有两个不等高的适应度峰的相互符号上位性。针对平衡解中双稳态的出现，本文考虑了具有可逆突变、选择和重组的确定性单倍体双位点模型。我们发现解析公式的临界复合概率rc以上出现两个稳定的固定的解决方案，这是本地化的两个健身高峰。我们还得到了固定的基因型频率在各种参数制度。当重组率接近rc且两个峰之间的适合度差很小时，我们得到了一个类似于Landau物理相变理论的三次多项式的紧凑描述。
2010-06-18 cond-mat.stat-mech q-bio.PE
The Effect of Recombination on the Neutral Evolution of Genetic Robustness
传统的群体遗传学考虑有限数量的基因型的进化，这些基因型对应于具有不同适合度的表型。然而，由于模型表型，特别是RNA二级结构，已经变得易于计算，突变的背景依赖性效应和这些基因型-表型图谱中固有的多对一性质可以具有基本的进化后果已经变得显而易见。先前已经证明，仅通过中性突变在对应于具有相同二级结构的所有基因型的中性网络上进化的基因型群体可以进化突变鲁棒性[Nimwegen { \it et al.}突变鲁棒性的中性进化，1999 PNAS]，通过将群体集中在高中性区域。引入重组，我们证明，通过数值计算的随机神经网络的合奏，突变的鲁棒性显着增强，并进一步增强的幅度是敏感的神经网络拓扑结构的细节上的一个无限人口的平稳分布。通过模拟随机神经网络和缩小的microRNA神经网络上进化的基因型的有限种群，我们表明，即使在有限的种群重组仍然会采取行动，集中在局部高中立性的区域的人口。
2008-04-21 q-bio.PE
Identifiability of tree-child phylogenetic networks under a probabilistic recombination-mutation model of evolution
系统发生网络是系统发育树的延伸，系统发生树用于表示发生网状事件（如重组和杂交）的进化历史。这种网络的一个核心问题是可识别性，它本质上是问在什么情况下我们可以可靠地识别产生观测数据的系统发育网络？最近，可识别性的结果已经出现了相对于一个模型的序列进化，概括了标准的马尔可夫模型用于系统发育树的网络。然而，这些结果是相当有限的，在所考虑的网络的复杂性。在本文中，通过引入一个替代的概率模型，沿着网络的进化是基于一些突破性的工作，由Thatte的谱系，我们能够获得一个可识别的结果，为一个更大的类的系统发育网络（本质上是所谓的树孩子网络类）。为了证明我们的主要定理，我们得出了一些新的结果组合识别树的孩子网络，然后适应一些技术开发的Thatte谱系表明，我们的组合结果意味着在概率设置的可识别性。我们希望我们的新网络模型的引入可以导致可靠地构建系统发育网络的新方法。
2017-12-12 math.PR q-bio.PE
Estimating the relative rate of recombination to mutation in bacteria from single-locus variants using composite likelihood methods
许多研究建议使用密切相关的细菌分离株的DNA序列之间的比较来估计该细菌物种的重组突变的相对速率。我们考虑这样一种方法，它使用单基因座的变体：对分离的DNA在一个单一的基因座不同。从这些数据中推导出重组与突变的相对速率的点估计的一种方法是使用复合似然方法。我们扩展了最近在这方面的工作，以便能够构建置信区间为我们的估计，而不需要诉诸计算密集型引导程序，并开发一个测试是否跨位点的相对速率变化。我们的测试和构造置信区间的方法是通过对数据中的依赖结构进行建模，然后应用渐近理论来获得使用复合似然估计的分布。我们将这些方法应用于8种细菌的多位点序列分型（MLST）数据，发现其中3种细菌（蜡状芽孢杆菌、屎肠球菌和肺炎克雷伯菌）的速率变化相当大的有力证据。
2015-06-02 q-bio.PE stat.AP
Combining mutation and recombination statistics to infer clonal families in antibody repertoires
提出HILARy方法，结合概率模型与聚类算法，从抗体库测序数据中高精度推断克隆家族，并揭示进化统计特性不依赖连接区长度及广泛选择压力。
2024-03-16 q-bio.GN q-bio.PE
A coalescent dual process for a Wright-Fisher diffusion with recombination and its application to haplotype partitioning
对偶性在群体遗传学中起着重要作用。它可以将等位基因频率进化的前向时间模型的结果与后向时间系谱模型的结果联系起来;一个众所周知的例子是遗传漂变的赖特-费舍尔扩散与其系谱对应物结合之间的对偶性。已经有一些文章扩展了这种关系，包括其他进化过程，如突变和选择，但很少有人探索模型也将交叉重组。在这里，我们从第一原理推导出一个新的系谱过程，这是一个双重的赖特-费舍尔扩散模型的漂移，突变和重组。我们的方法是基于通过其无穷小生成元表示两个模型之间的假定的对偶关系，然后寻求一个适当的测试函数，以确保对偶方程的有效性。这种方法是相当普遍的，我们用它来寻找对偶的几个重要的变种，包括一个离散的L-基因座模型的基因和一个连续的模型，其中突变和重组事件分散沿基因根据连续分布。作为我们的结果的应用，我们推导出一个级数展开的过渡函数的扩散。最后，我们进一步详细研究了突变不存在的情况。然后，双重过程描述了祖先遗传物质在样本祖先中的传播。这个过程的平稳分布是特别感兴趣的，我们展示了如何二元性将这种分布与单倍型固定概率。我们开发了一个有效的方法来计算这样的概率在多位点模型。
2019-08-08 math.PR q-bio.PE
Quasispecies and recombination
在Eigen的准种进化理论中引入了进化论。在非重组和重组的情况下的速率方程的数值模拟比较表明，重组的错误阈值有很强的影响，并为广泛的突变率，产生两个稳定的不动点的动力学。这种双稳定性导致存在两个错误阈值。我们证明了，在一些假设的适应度景观，但一般的交叉概率，一个不动点本地化的序列具有优越的适应度是全局稳定的低突变率。
2005-11-30 q-bio.GN q-bio.PE
Recoverability of Ancestral Recombination Graph Topologies
进化是一个强大的进化过程，它塑造了许多物种种群中观察到的遗传多样性〈动〉性<动>。在存在来自测序数据的重组的情况下重建谱系是一个非常具有挑战性的问题，因为这依赖于在正确谱系上发生的突变，以便检测重组并解析局部树中边缘的位置。研究了在基因重组和基因转换的联合作用下，祖先重组图（ARG）恢复真实拓扑的概率。我们探讨了样本量和突变率如何影响重建ARG的固有不确定性，这揭示了ARG重建方法的理论局限性。我们使用几种生物有机体的进化速率估计来说明我们的结果;特别是，我们发现对于SARS-CoV-2来说现实的参数值，重建接近真相的系谱的概率很低。
2022-05-30 q-bio.PE
A generalized model of mutation-selection balance with applications to aging
一个概率模型的突变选择平衡的动力学在一个单倍体无限人口无限网站设置足够一般，以涵盖突变驱动的变化，在全年龄特定的人口时间表。该模型适应上位性以及添加剂的选择性成本。封闭形式的刻画得到的解决方案在有限时间内，随着证明的收敛到平稳分布和证明的唯一性的解决方案在限制的情况下。例子给出的应用程序的生物人口学的老化，包括在目前的配方突变积累的不稳定性。
2004-10-07 math.PR q-bio.PE
Evolution under Stochastic Transmission: Mutation-Rate Modifiers
Stanford University（斯坦福大学）
研究在随机传播下突变率调节因子对进化方向的影响，通过引入随机突变率波动改变选择压力。
2026-02-20 q-bio.PE
Stronger selection can slow down evolution driven by recombination on a smooth fitness landscape
更强的选择意味着更快的进化-也就是说，力量越大，变化越快。然而，这一明显不证自明的命题是在假设群体内的遗传变异主要由突变提供的前提下得出的（即，突变驱动的进化）。在这里，我们表明，这一命题实际上并不适用于重组驱动的进化，即遗传变异主要是由重组而不是突变产生的进化。通过对重组、迁移和选择的群体遗传学模型的数值研究，我们证明了在一个完全光滑的适应度景观上，更强的选择可以减缓进化。通过简单的分析计算，这个明显违反直觉的结果被证明是源于自然选择对进化速度的两种相反的影响。一方面，自然选择倾向于通过增加更适合的基因型的固定概率来提高进化的速度。另一方面，自然选择倾向于通过减少移民和居民个体之间重组的机会来降低进化的速度。由于这些相反的效应，存在一个有限的选择压力，使进化速率最大化。因此，如果遗传变异主要由重组提供，那么更强的选择可能意味着更慢的进化。
2017-08-04 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.PE
Moment closure in a Moran model with recombination
我们扩展了Moran模型与单交叉重组，包括一般的重组和突变。我们表明，在没有reservation的情况下，通过分区的网站定义的边际过程的产品的期望形成一个封闭的层次结构，这是详尽描述的有限系统的微分方程。因此，在一个非线性系统中有力矩闭合的例外情况。令人惊讶的是，当重新加载时，该属性丢失（即，遗传漂变（genetic drift）。
2011-05-04 math.PR q-bio.PE
Simon-Ando Decomposability and Fitness Landscapes
在本文中，我们调查的适应度景观（点突变和重组下）的角度来看，是否诱导的演化动力学有一个“快-慢”的时间尺度与当地准平衡和全球平衡之间的弛豫时间的差异。在计量经济学文献中，Simon和Ando（1961）用相应算子矩阵的谱性质对这种动力学行为进行了正式描述，我们使用他们导出的关系来询问哪些适应度函数和突变/重组算子满足这些性质。事实证明，在突变率足够低的情况下，相当大范围的景观都满足点突变的条件（至少是微不足道的），而在基因重组的情况下，这一特性似乎很难满足。尽管事实上，西蒙-安藤分解可以实现相当广泛的参数范围内，它施加了一些限制，景观分割是可能的。由于这些原因，西蒙-安藤形式主义似乎不适用于其他形式的分解和聚合的变量是重要的进化系统。
2004-03-22 q-bio.PE
Time to fixation in the presence of recombination
本文研究了两位点模型下，以$r$概率重组的无限大单倍体群体的演化动力学。从一个低适应度的位点开始，种群在突变、选择和重组下进化，直到种群的有限部分到达最适合的位点。本文提出了一种分析方法来计算$T$对各种上位性选择的最适位点的注视时间。我们发现：（1）对于负上位性，小$r$的$T$降低缓慢，但在大$r$的$T$衰减迅速;（2）对于正上位性，小$r$的$T$线性增加，大$r$的$T$轻度增加;（3）对于补偿突变，当重组分数接近临界值时，$T$以对数校正的幂律发散。我们的计算被认为是在良好的协议与精确的数值结果。
2009-10-22 cond-mat.stat-mech q-bio.PE
Evolution with recombination as a Metropolis-Hastings sampling procedure
本文提出了一个包括单倍体选择、突变、重组和漂变的群体遗传进化模型。突变选择均衡可以精确地表示为任意适应度函数的封闭形式，而无需采用扩散近似。通过使用n-亲本而不是2-亲本重组产生新的后代来实现可处理性。虽然这在后代中强制连锁平衡，但它允许在连锁不平衡下分析整个群体。我们推导出一个一般的和确切的适应度波动和选择反应之间的关系。我们的假设允许各种非平凡的适应度函数的模型的平稳分布的分析计算。这些结果使我们能够谈论遗传结构，即，不同的适应度函数会导致什么样的平稳分布。本文提出了精确推导有限和无限总体定态的方法。这种方法可以应用于许多适应度函数，我们给出了其中四个的精确计算。这些结果使我们能够研究亚稳定性，适应度函数之间的权衡，甚至考虑纠错码
2023-02-24 q-bio.PE
Beneficial mutation-selection balance and the effect of linkage on positive selection
当有益的突变很少时，它们通过一系列选择性扫描而积累。但是当它们是共同的，许多有益的突变将发生之前，任何可以修复，所以将有许多不同的突变谱系在人口同时。在无性种群中，这些不同的突变谱系相互干扰，并不是所有的都能同时固定。此外，进一步的有益突变可以在突变谱系中积累，而这些仍然是人口的少数。在本文中，我们分析了这样的多个突变的动力学和多个突变之间的相互作用和克隆之间的干扰。这些结果在一个单一的无性种群内积累的健身的实质性变化。变异的数量取决于选择和有益突变之间的平衡，选择破坏变异，有益突变创造更多。这种行为以一种微妙的方式依赖于群体参数：群体大小、有益的突变率以及潜在有益突变的适应度增量的分布。突变-选择平衡导致具有稳态适应性变化的持续进化的种群。这种变异随着群体大小和突变率的增加而增加，并设定了群体积累有益突变的速率，因此有益突变也只随着群体大小和突变率而增加。这些结果表明，增变基因表型是不太有效的较大的无性种群。他们也有后果的优势（或劣势）的性别通过费舍尔-穆勒效应;这些简要讨论。
2006-12-11 q-bio.GN q-bio.PE
Recombination rate and selection strength in HIV intra-patient evolution
HIV在慢性感染阶段的演化动力学是由宿主免疫反应和通过药物治疗施加的选择性压力驱动的。为了定量地理解和模拟艾滋病毒的进化，需要知道控制遗传多样性和选择强度的参数。虽然突变率可以在单个复制循环中测量，但相关的有效重组率取决于细胞与一种以上病毒共感染的概率，并且只能从群体数据推断。然而，大多数群体遗传估计的重组率假设没有选择，因此有限的适用性，艾滋病毒，因为积极的和纯化的选择是重要的艾滋病毒的进化。在这里，我们估计的重组率和选择系数的分布从时间分辨的序列数据跟踪单个患者内的HIV的演变。通过研究种群遗传组成的时间变化，我们估计有效的重组为r=1.4e-5重组每站点和一代。此外，我们提供的证据表明，至少有15%的观察到的非同义多态性的选择系数超过0.8%，每一代。这些结果为更详细地了解艾滋病毒的演变提供了基础。一个特别有趣的例子是对药物治疗的反应，其中重组可以促进快速获得多种耐药突变。有了这里开发的方法，更精确和更详细的研究将是可能的，一旦有更高的时间分辨率和更大的样本量的数据。
2009-12-13 q-bio.PE
Migration-selection balance at multiple loci and selection on dominance and recombination
一个有害的多位点基因型的稳定流入将对常住人口施加遗传负荷，并留下携带不同数量的外来等位基因的多个后代。假设外来类型在平衡状态下是罕见的，并且所有的移民基因最终都将被选择所淘汰，那么种群结构就可以明确地从发生在单个移民谱系内的确定性分支过程中推断出来。除非迁移率和重组率很高，这种简单的方法是一个非常接近的模拟迁移选择平衡与所有可能的多位点基因型考虑。
2013-08-01 q-bio.PE
An Evolutionary Reduction Principle for Mutation Rates at Multiple Loci
分析了任意选择条件下多基因座突变率演化模型。结果是使用Karlin（1982）的技术获得的，该技术克服了多点事件模型先前研究中为易于处理所需的弱选择约束。一个多变量形式的减少原则被发现：在个别位点的减少结果结合拓扑产生一个表面的突变率改变是中性的一个新的修饰等位基因。当且仅当新的突变率落在这个表面以下时，它们才能存活--这是Zhivotovsky等人（1994）发现的多位点重组修饰子超平面的推广。某些基因座的突变率增加，如果被其他基因座的降低所补偿，则可以进化。修饰因子的选择强度与生殖系细胞分裂的数量成比例，并随着受影响的基因座数量而增加。在平衡时对边缘适合度没有影响的基因座不受归约原理的影响，并且在突变率的微调下，预期具有比突变选择平衡中的基因座更高的突变率。其他的结果包括不存在的“活力类似，哈迪-温伯格”修饰多态性倍增突变下，和足够的平均传输率封装的影响，修饰多态性的基因座的传输选择。一个猜想是提供有关的情况下，如重组的突变，表现出偏离的减少原则。易处理性的限制因素有：所有基因座的紧密连锁，在修饰基因座的初始固定，和突变分布，包括可逆马尔可夫链的转移概率。
2010-08-19 math.SP q-bio.PE q-bio.SC
Mutation, selection, and ancestry in branching models: a variational approach
我们考虑在突变和差异繁殖或选择的共同作用下的种群进化。人口建模为一个有限型马尔可夫分支过程在连续时间，相关的家谱树被认为是在向前和向后的时间方向。反向过程的平稳型分布，即所谓的祖先分布，是研究突变-选择平衡的关键。这种平衡可以用变分原理的形式来表达，该原理量化了任何可能的类型分布中繁殖和突变各自的作用。它表明，人口的平均增长率的结果，从一个最大的长期增长率的竞争，由当前的平均繁殖率之间的差异，并与突变过程的渐近衰减率;这种权衡赢得了祖先分布。我们的主要应用是准种模型的序列进化与突变耦合到复制，但独立的跨站点，和健身功能，是不变的置换下的网站。在这里，变分原理的详细工作，并产生一个简单的，明确的结果。
2006-11-06 math.PR q-bio.PE
Mutation--selection balance on an infinite trait space: confinement, drift and equilibrium
该研究在无限性状空间的种群模型中，结合突变、选择与密度依赖调节，推导确定性近似系统，明确有界与约束死亡率的差异，证明约束死亡率下非零平衡态的存在及唯一性，数值实验验证了相关理论结果。
2026-09-03 math.PR q-bio.PE
On the Impact of Mutation-Selection Balance on the Runtime of Evolutionary Algorithms
变异和选择之间的相互作用在进化算法（EA）的行为中起着重要的作用。然而，这种相互作用仍然没有完全理解。本文提出了一个严格的运行时分析的非精英人口为基础的EA，使用线性排名选择机制。分析的重点是如何之间的平衡参数$η$，控制线性排名中的选择压力，和参数$χ$控制逐位变异率，影响算法的运行时间。结果指出，正确的选择压力和突变率之间的平衡是必不可少的多项式时间内找到最优解的情况。特别是，它表明，存在的健身功能，只能在多项式时间内解决，如果参数之间的比率$η$和$χ$是在一个狭窄的临界区间内，在这个比率的一个小的变化可以增加运行时间呈指数。此外，它是定量示出如何适当的参数选择取决于适应度函数的特性。除了原有的关于进化算法运行时间的结果外，本文还介绍了一个非常有用的分析工具，即，多类型分支过程，非精英人口为基础的EA的运行时分析。
2010-12-14 cs.NE nlin.AO q-bio.PE
Inferring genetic fitness from genomic data
一个自然发展的种群的遗传组成被认为是由于突变、选择、遗传漂变和重组。选择被建模为单位点项（加性适应度）和双位点项（成对上位适应度）。提出了从发展中群体的时间序列的全基因组数据推断上位适应度的问题。我们产生这样的数据在硅片上，并表明，在准连锁平衡（QLE）木村，Neher和Shraiman阶段，属于在足够高的重组率和足够低的突变率，上位适合可以定量正确推断使用逆Ising/Potts方法。
2020-01-07 q-bio.PE q-bio.QM
Mutation-Selection Balance: Ancestry, Load, and Maximum Principle
我们展示了如何从统计物理学的概念，如序参量，热力学极限，量子相变，转化为生物学概念的突变选择模型序列进化，并可以使用。这篇文章在群体遗传学的框架内采取了生物学的观点，但包含了一个物理学家的附录，这使得这种对应关系变得清晰。我们分析了确定性单倍体突变选择模型的平衡行为。同时考虑了正演和时间反演两种演化过程。后者的稳定状态被称为祖先分布，这是研究突变选择平衡的关键。我们发现，它决定了平衡的平均适应度的变化的适应值的敏感性，并讨论了突变鲁棒性的演变的影响。我们进一步表明，祖先和人口之间的差异平均健身，称为突变损失，提供了一个衡量的敏感性平衡平均健身突变率的变化。对于一类模型，其中个体中的突变数被视为性状值，并且适应性是性状的函数，我们使用祖先公式推导出一个简单的最大值原理，从中可以推导出适应性和性状的均值和方差;结果对于一些极限情况是精确的，否则产生近似值，对于广泛的参数是精确的。这些结果适用于（错误）阈值现象所造成的相互作用的选择和突变。它们导致概念的澄清，以及阈值存在的标准。
2002-02-25 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.PE
Rare events in population genetics: Stochastic tunneling in a two-locus model with recombination
我们研究了两个基因座基因型空间中的种群进化，其中两个单突变的负面影响在高适应度的双突变体中得到过度补偿。我们讨论了如何有限的人口规模，$N$，性重组率$r$的相互作用影响逃逸时间$t_\mathrm{esc}$的双突变。对于小群体，人口统计学噪声产生$t_\mathrm{esc}$的巨大波动。平均逃逸时间随$r$的变化呈非单调变化，当超过临界值$r^\ast$时，平均逃逸时间随$\ln t_{\mathrm{esc}} \sim N(r - r^\ast)^{3/2}$呈指数增长。
2011-02-22 cond-mat.stat-mech q-bio.PE
Estimating the Strength of Selective Sweeps from Deep Population Diversity Data
选择性清除通常与适应位点周围的遗传多样性〈动〉性<动>的局部减少有关。然而，选择性扫描也可以快速携带中性突变，以观察到的群体频率，如果它们在扫描早期出现并与适应性等位基因搭便车。我们发现，突变和指数扩增之间的相互作用，通过搭便车的结果在所产生的新的单倍型变异的特征频谱，仅取决于扫描的突变率和选择系数的比率。基于这一结果，我们开发了一个估计的选择系数驱动扫描。由于该估计量利用了扫描期间突变产生的新变异，因此它不依赖于预先存在的变异，并且也可以应用于缺乏重组的基因座。与标准的方法，推断选择系数的大小下降的遗传多样性〈动〉性<动>周围的适应性网站相比，我们的估计需要更短的序列，但在高人口深度采样，以捕捉低频变异，鉴于这样的数据，它始终优于标准的方法。我们调查分析和数值计算的准确性，我们的估计是如何影响的扫描模式随时间的衰减作为一个后果的随机遗传漂变，并讨论重组，软扫描，和人口的潜在影响。作为其使用的一个例子，我们将我们的估计量应用于HIV人群的深度测序数据。
2012-06-28 q-bio.PE
Rare beneficial mutations can halt Muller's ratchet
绝大多数突变是有害的，并通过净化选择消除。然而，在有限的无性种群中，净化选择不能完全防止由于穆勒棘轮而积累的有害突变：一旦被随机漂移所丢失，最适合的基因型就永远丢失了。如果有害的突变被弱选择，穆勒的棘轮变成一个突变的“崩溃”，导致人口的适应性迅速下降。显然，无性种群的长期稳定需要有益突变的流入，以持续补偿弱有害突变的积累。在这里，我们提出，在一个静态的环境中，一个群体的稳定的进化状态是一个动态的突变选择平衡，有害突变的积累是平均抵消流入的有益突变。我们认为，这种状态存在于任何人口规模N和突变率$U$。假设有益突变和有害突变具有相同的适应度效应s，我们计算维持平衡状态的有益突变的比例ε。我们发现一个令人惊讶的低ε足以维持稳定性，即使在小群体中，面对高突变率和弱选择。这可能解释了线粒体和其他无性基因组的维持，并对这些种群中遗传多样性〈动〉性<动>的预期统计数据产生影响。
2011-10-13 physics.bio-ph q-bio.PE
An estimator for the recombination rate from a continuously observed diffusion of haplotype frequencies
本研究推导了基于连续观测的多基因座Wright–Fisher单倍型频率扩散的重组率最大似然估计量，发现其具有有限时间无误差估计、对选择鲁棒、分布对突变率敏感的特殊性质，为实际重组率估计性能提供上界参考。
2023-05-04 math.PR math.ST q-bio.PE
Statistical Genetics in and out of Quasi-Linkage Equilibrium (Extended)
本综述探讨统计遗传学中的准连锁平衡（QLE）相，阐明其成立条件与稳定性丧失机制，介绍了KNS理论，展示了如何从基因型分布推断适应度函数的上位性参数，并识别出变异性持续存在的新相——非随机共存（NRC）。
2023-02-03 cond-mat.dis-nn physics.bio-ph q-bio.PE
Maximum likelihood (ML) estimators for scaled mutation parameters with a strand symmetric mutation model in equilibrium
在多等位基因亲本独立突变漂移模型中，等位基因的平衡比例服从狄利克雷分布。一个特殊的情况是双等位基因模型，其中比例是β分布的。然后，从这些模型中提取的样本分别是狄利克雷多项分布或贝塔二项分布。双等位基因亲本独立突变模型的突变参数的最大似然（ML）估计可通过期望最大化算法获得。假设小规模的突变率，大小为$M$的样本的分布可以在一阶泰勒级数中展开。然后，双等位基因模型中的两个参数的ML估计可以使用站点频谱来表示。在这篇文章中，我们超越了父母独立的突变，并分析了链对称突变模型与六个缩放的突变参数，偏离父母独立的突变，一般来说，从详细的平衡。假设突变漂移平衡和小规模突变率，我们推导出这六个参数的ML估计。这是第一次，ML估计提供了一个突变模型比父母独立的突变更复杂。
2019-05-06 q-bio.PE stat.AP
A maximum principle for the mutation-selection equilibrium of nucleotide sequences
我们研究了一个确定性的四态突变选择模型作为一个模型的核苷酸序列在序列空间中的人口的演变的平衡行为。突变模型是Kimura 3ST突变方案，并且选择方案被假设为在位点置换下不变。考虑到进化过程中的向前和向后的时间，我们使用的祖先分布作为稳态的向后的过程中得到的突变损失的表达式（作为祖先和人口之间的差异平均健身），我们证明了一个最大值原则，确定人口平均健身突变选择平衡。
2003-08-27 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.PE
Proof of the Feldman-Karlin Conjecture on the Maximum Number of Equilibria in an Evolutionary System
费尔德曼和卡林指出，在n个可能的单倍型中，生存力选择和重组的确定性模型的孤立不动点的数量上限为2^n - 1。这里提供了一个证明。由Lyubich等人（2001）使用Bezout定理（1779）获得的3^{n-1}的上限在这里通过将三阶多项式降低到二阶的表示的改变而降低到2^n。使用系统的齐次表示，得到了进一步的约化到2^n - 1，它总是在“无穷远处”得到一个解。虽然最初的猜想是针对可行性选择和重组系统，但这里的结果推广到任何双亲传递的任意系统的可行性选择，其中包括重组和突变作为特殊情况。我们构造了一个突变选择系统的例子，它有2^n - 1个不动点，给定任何n，这表明2^n - 1是选择和传递系数的一般空间中可以找到的最尖锐的可能上限。
2010-03-23 math.AG q-bio.PE
Random evolutionary dynamics driven by fitness and house-of-cards mutations. Sampling formulae
我们首先重新审视多等位基因突变适应度平衡问题，特别是当突变服从纸牌屋条件时，其中等位基因频率的离散时间确定性演化动力学来自Shahshahani潜力。然后，我们考虑多等位基因Wright-Fisher随机模型，其偏离中性是从Shahsha-hani突变/选择潜力。接下来，我们专注于弱选择，弱突变的情况下，利用伽玛演算，我们计算的归一化分区函数的不变的概率密度出现在他们的赖特-费舍尔扩散近似。利用这些结果，导出了平衡分布的广义Ewens抽样公式（ESF）.我们开始处理混合突变/选择潜力情况下的ESF，然后我们将自己限制在更简单的纸牌屋突变情况下的ESF。本文还讨论了无穷多等位基因弱极限下的抽样问题。
2017-04-30 cond-mat.stat-mech q-bio.PE
An abstract model of nonrandom, non-Lamarckian mutation in evolution using a multivariate estimation-of-distribution algorithm
University of Haifa（海法大学）
本文提出基于多变量估计分布算法的模拟模型，展示非随机、非拉马克式突变，并探讨突变、选择与重组的互补作用，以及进化由简洁性与适应性交互驱动的机制。
2026-04-14 cs.NE q-bio.PE
The effect of linkage on establishment and survival of locally beneficial mutations
当生物适应空间异质性环境时，选择可能会驱动多个基因的分化。如果种群在不同的选择下也交换移民，我们预计在选定的基因座的遗传分化是高的，相对于基线造成的迁移和遗传漂变。事实上，实证研究已经发现了青春期适应性分化的高峰。它们的长度变化很大，其中一些延伸到几十万个碱基对。如何解释这种“分歧岛”？物理连锁在靠近被选择基因的位点产生高水平的分化。然而，这是否足以解释所观察到的分歧模式还没有得到很好的理解。在这里，我们调查的命运，当地有益的突变，出现在链接到现有的迁移选择多态性，并得出两个重要的数量：突变成为建立的概率，和预期的时间，其灭绝。我们发现，中间水平的重组有时是有利的，和物理联系可以导致入侵概率和灭绝时间大大提高。在这种情况下，我们提供了一个经验法则。此外，我们量化了多基因局部适应对连锁中性变异的长期影响。
2014-02-26 q-bio.GN q-bio.PE
Algorithmically probable mutations reproduce aspects of evolution such as convergence rate, genetic memory, and modularity
自然选择解释了生命如何从更原始的形式进化了数百万年。然而，当基于随机（均匀分布）突变时，这种情况发生的速度有时会违背正式的解释。在这里，我们调查的应用程序的基础上自然，但算法分布的突变（没有重组）在各种例子中，特别是二进制矩阵，以比较进化收敛速度的简单性偏差。合成和小的生物实例的结果表明，当突变不是统计上均匀的，而是\textit{algorithmic uniform}时，速率加快。我们表明，算法分布可以进化模块化和遗传记忆的结构保存时，他们第一次出现，有时会导致加速生产的多样性，但也种群灭绝，可能解释自然发生的现象，如多样性爆炸（如寒武纪）和大规模灭绝（如三叠纪末），其原因是目前的一个原因进行辩论。这里介绍的自然方法似乎是一个更好的近似生物进化模型完全基于随机均匀突变，它也接近一个正式版本的开放式进化的基础上以前的正式结果。这些结果验证了计算可能是进化同样重要的驱动力的方向的一些建议。我们还表明，在优化问题，如遗传算法，诱导的方法，有可能加速人工进化算法的收敛。
2018-06-20 cs.IT cs.NE math.IT
In-vivo mutation rates and fitness landscape of HIV-1
突变率和有害突变的适应性成本很难在体内测量，但对于定量理解进化至关重要。使用未经治疗的HIV-1感染期间纵向样本的全基因组深度测序数据，我们从遗传变异的时间动态中估计了HIV-1的突变率和适应性成本。在近似中性的位点，突变以每天每个位点1.2 x 10^-5的速率累积，这与细胞培养中测得的速率一致。从G到A的转化率最高，其次是C到T、T到C和A到G的转化，而颠换则更少见。在非中性位点，大多数突变减少病毒复制;使用突变选择平衡模型，我们估计了HIV-1基因组中每个位点突变的适应度成本。大约一半的非同义突变具有较大的适应性成本（大于10%），而大多数同义突变的成本低于1%。同义突变的成本在大多数gag和pol中特别低，而在重要的RNA结构和调控区中观察到高得多的成本。患者内健身成本估计在多个患者中是一致的，这表明适应度景观的有害部分是普遍的，并解释了全球HIV-1 M组多样性的很大一部分。
2016-07-01 q-bio.PE
Multidimensional epistasis and the transitory advantage of sex
识别和量化性别和重组的好处是进化理论中一个长期存在的问题。特别是，相互矛盾的索赔已经提出了关于存在的好处重组高维适应度景观的存在下，符号上位性。在这里，我们提出了一个比较数值研究的有性和无性演化动力学的单倍体可调崎岖的模型景观强选择下，特别注意重组和人口多样性和适应率之间的联系的进化优势的时间发展。我们表明，重组静态崎岖的景观的适应性优势是严格短暂的。在早期，重组的优势是通过组合单独发生的有益突变的可能性而产生的，但是这种效果在更长的时间内被更有效地捕获重组群体在局部适应性峰值处而逆转。这些发现是解释了一个只有两个位点的设置的既定结果。根据红皇后假说，在波动的环境中，暂时的优势可以无限延长，当环境在相同的时间尺度上波动时，它是最大的，在这个时间尺度上通常会发生局部最优的捕获。
2014-11-10 q-bio.PE
Evolve Networks Towards Better Performance: a Compromise between Mutation and Selection
自然选择和随机突变之间的相互作用是近年来经常争论的问题。类似的困境是否也存在于生物网络等真实网络的进化中？本文试图通过一个简单的模型系统来讨论这一问题，在这个模型系统中，网络的拓扑结构被反复修改和选择，以使它们在动态过程中具有更好的性能。有趣的是，当具有最佳性能的网络偏离纯突变下的稳态网络时，我们发现进化表现为突变和选择之间的平衡。当突变的时间尺度与动力学过程的时间尺度相当时，演化的稳态主要由突变决定。另一方面，当突变的时间尺度比动态过程的时间尺度长得多时，选择主导了进化，稳态网络变得具有更好的性能和高度异质性的结构。尽管我们的模型系统很简单，但这一发现可以为检测控制真实系统演化的潜在机制提供有用的指示。
2009-01-04 cond-mat.stat-mech physics.soc-ph q-bio.PE
Correlation of coalescence times in a diploid Wright-Fisher model with recombination and selfing
基于二倍体 Wright-Fisher 模型，研究重组与自交对两连锁基因座合并时间相关性的综合影响，推导出四种缩放情况下的显式渐近公式，并揭示了自交导致 Tajima 估计量方差保持正值的机制。
2023-10-19 math.PR q-bio.PE stat.AP
Polytopes, graphs and fitness landscapes
达尔文进化论可以被描述为一个在景观中的上坡行走，其中表面由基因型组成，高度坐标代表适应度，每一步都对应于一个点突变。上位性是适应理论中的一个重要概念，其定义大致为突变的适应性效应之间的依赖关系。最近的重要方法依赖于图和多面体。适应度图对于描述景观的粗糙属性非常有用，例如突变轨迹和峰的数量。该图已被用于相关的全球和本地属性的适应度景观。基因相互作用的几何理论，或形状理论，是研究上位性的最精细的方法。定义为任意数量基因座的多面体的三角剖分，取代了两个突变的正上位性和负上位性的既定概念。从形状可以识别最适合的群体，即，等位基因改组（重组）不会增加平均适应度的种群。图表和图表提供了补充信息。这些方法没有对潜在的适应度景观做出结构性假设，这使得它们非常适合于实证工作。
2013-05-07 q-bio.PE q-bio.QM
Haplotype Inference on Pedigrees with Recombinations, Errors, and Missing Genotypes via SAT solvers
最小重组单倍型配置问题（MRHC）已经非常成功地为家系基因型定相的重要问题提供了一个合理的组合公式。尽管一些算法的进步和改进，导致了一些有效的算法，其适用于真实的数据集已被限制的缺乏这些数据的一些重要特征，在其制定，如突变，基因分型错误，和缺失的数据。在这项工作中，我们提出了单倍型配置与解释和错误的问题（HCRE），它概括了原来的MRHC制定纳入两个最常见的特征的真实数据：错误和缺失的基因型（包括未分型的个人）。虽然HCRE是计算困难的，我们提出了一个精确的算法的基础上减少了著名的可满足性问题的问题。我们的减少利用约束编程文献的最新进展，结合使用国家的最先进的SAT求解器，提供了一个实用的解决方案HCRE问题。生物健全的相位模型和算法的有效性（准确性和性能）的实验证明在几个模拟的情况下，一个真正的奶牛种群。
2011-07-19 cs.DS q-bio.PE
Optimality of mutation and selection in germinal centers
B细胞在一个典型的生殖中心的种群动力学理论在揭示亲和力成熟是如何实现的方面可以发挥重要作用。然而，现有的模型遇到了一些冲突与实验。为了解决这些冲突，我们提出了一个粗粒度的模型来计算亲和力成熟过程中的B细胞群体发展，该模型允许对其参数空间进行全面分析，以寻找突变率、选择强度和初始抗体-抗原结合水平的最佳值，从而最大限度地提高亲和力。通过这些优化的参数，该模型与实验观察结果相容，例如~100倍亲和力改善、突变数量、超突变率和“全或无”现象。此外，我们研究了最佳参数背后的原因。与体内高突变率一致的最佳突变率是在积累足够的有益突变和避免太多的有害或致命突变之间的权衡的结果。最优选择强度作为亲和力改善的需要和通过群体瓶颈的要求之间的平衡而演变。这些发现指出了这样的结论，即通过进化已经优化了生发中心，以有效和快速地产生强亲和力抗体。此外，我们还研究了由于B细胞迁移在生发中心之间的迁移而导致的亲和力改善的增强。这些结果有助于我们进一步认识脑胚中心的功能。
2010-02-08 q-bio.PE q-bio.TO
Evolution of molecular phenotypes under stabilizing selection
分子表型是基因组信息与器官功能、适应性和进化之间的重要联系。复杂的表型，也称为数量性状，通常取决于多个基因组位点。它们的进化以复杂的方式建立在基因组进化的基础上，包括选择、遗传漂变、突变和重组。在这里，我们开发了一个粗粒度的进化统计表型，从潜在的基因型的细节。我们推导出近似的进化方程的表型值的分布内和跨种群。这种动力学涵盖了高和低重组率下的进化过程，也就是说，它适用于有性和无性种群。在具有单一最优表型值的适应度景观中，种群内的表型多样性和种群间的分化达到进化平衡，描述了稳定选择。我们计算这两个数量的平衡分布分析，我们表明，平均分歧和多样性的比例取决于选择的强度在一个普遍的方式：它在很大程度上是独立的表型的基因组编码和重组率。这为超越基因组水平的分子表型选择推理建立了一种新的方法。我们讨论了我们的研究结果的进化过程的可预测性的影响。
2013-01-17 q-bio.PE
Stability and response of polygenic traits to stabilizing selection and mutation
当多基因性状处于稳定选择下时，许多不同的等位基因组合允许接近最佳适应。如果等位基因具有相同的效应，则导致与最优值的相同偏差的所有组合都是等效的。此外，由突变-选择平衡维持的遗传方差是每个基因座的$2 μ/S$，其中$μ$是突变率，$S$是稳定选择的强度。实际上，等位基因的作用各不相同，这使得适应度景观不对称，并使均衡分析复杂化。我们表明，由此产生的遗传方差取决于固定附近的等位基因的分数，这有助于由$2 μ/S$，并在总的突变效应的等位基因是在中间频率。稳定选择和突变之间的相互作用导致了一个急剧的转变：效应小于$2\sqrt{μ/ S}$阈值的等位基因保持多态性，而效应较大的等位基因则是固定的。平衡中的遗传负荷小于相同效应的性状，适应度平衡更相似。我们发现，如果最佳的是位移，等位基因的影响接近阈值扫描第一，和他们的增长率是有界的$\sqrt{μS}$。长期反应通常会导致适应性良好的性状，而不像同等效果的情况下，往往最终在一个次优的健身高峰。然而，种群收敛到的特定峰值对初始状态和最优性状值的移动速度非常敏感。
2014-04-03 q-bio.PE
The impact of deleterious passenger mutations on cancer progression
癌症进展是由肿瘤中积累的少量遗传改变驱动的。这几个驱动改变存在于癌症基因组中，与成千上万的其他突变一起存在，这些突变被广泛认为在癌症中没有作用，并被称为乘客。然而，许多乘客属于蛋白质编码基因和其他功能元件，可能对癌细胞产生有害影响。在这里，我们调查了潜在的轻度有害乘客积累和改变过程中的肿瘤进展。我们的方法将癌症进展的进化模拟与癌症测序数据的分析相结合。在我们的模拟中，单个细胞随机分裂，获得有利的驱动突变和有害的乘客突变，或者死亡。令人惊讶的是，尽管选择对他们不利，乘客积累，并在很大程度上逃避选择过程中的进展。虽然个别弱，乘客的集体负担改变了进展的过程，导致肿瘤学中观察到的几种现象，不能用传统的以司机为中心的观点来解释。我们使用癌症基因组数据测试了模型的预测。我们发现，许多乘客突变可能是有害的，并且与模型一致，它们在很大程度上逃避了净化选择。最后，我们使用我们的模型来探索癌症治疗，通过1）增加突变率或2）加剧其有害影响来利用乘客的负载。虽然这两种方法都导致癌症消退，但后者导致复发频率较低。我们的研究结果为理解癌症进展提供了一个新的框架，即驾驶员和乘客突变的平衡。
2012-08-30 q-bio.GN q-bio.PE
The asexual genome of Drosophila
重组的速率影响分子进化的方式。在高重组序列中，选择的目标是单个的遗传基因座;在低重组序列中，选择共同作用于大的、遗传连锁的基因组片段。连锁选择可以诱导克隆干扰，这是一种通过种群内遗传分支竞争的特定进化模式。这种模式在无性进化的微生物中是众所周知的，但尚未在专性有性生物中系统地追踪。在这里，我们表明，果蝇基因组分为两种模式的进化：一个本地干扰制度与有限的遗传连锁效应，和克隆竞争的干扰冷凝物。我们映射这些模式的突变频率谱的差异，我们表明，它们之间的过渡发生在一个阈值重组率，这是可预测的基因组汇总统计。我们发现低重组序列的片段中的干扰冷凝物主要位于着丝粒两侧的染色体区域，覆盖了果蝇基因组的约20%。凝聚区具有影响基因功能的无性进化特征：选择的效率和进化的速度较低，遗传负荷高于局部干扰区。我们的研究结果表明，多细胞真核生物可以在一个基因组内具有异质的进化模式和时间。我们认为，这种变化产生选择基因组结构。
2017-11-29 q-bio.PE
Geometry of fitness landscapes: Peaks, shapes and universal positive epistasis
本研究通过形状方法分析适应度景观几何，揭示了峰值模式与形状的相互作用约束，提出普遍正上位效应条件，并应用于链球菌免疫球蛋白结合蛋白的大型蛋白质适应度景观。
2023-04-10 math.MG q-bio.PE
