增长种群中Muller棘轮效应的分析结果

世代重叠的穆勒棘轮

Muller's ratchet with overlapping generations

米勒棘轮是一个在有限规模的人口中有害突变积累的典范模型。当所有具有最少数量有害突变的个体由于随机波动而不可逆转地丢失时，棘轮的点击就会发生。尽管该模型简单，但对该过程的定量理解仍然是一个公开的挑战。与以往的工作相比，我们在这里研究的莫兰模型的棘轮与重叠的世代。采用近似描述最适合的个人作为一个类，其余的作为第二类，我们得到封闭的分析表达式的棘轮率在罕见的点击制度。由于点击在这个制度是由一个罕见的大波动从亚稳态，我们不诉诸于扩散近似，但适用于近似方案，这是特别适合于描述灭绝事件从亚稳态。该方法还允许导出最适合类的准平稳分布的表达式。此外，我们证实了数值计算与重叠世代的配方导致相同的结果，扩散近似和相应的Wright-Fisher模型与非重叠世代。

罕见的有益突变可以阻止穆勒的棘轮

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。

克隆干扰与空间生境中的Muller棘齿

Clonal interference and Muller's ratchet in spatial habitats

由于克隆的线性而不是指数增长，独立产生的有益突变之间的竞争在空间种群中得到增强。最近的理论研究指出，由此产生的健身动力学类似于表面生长过程，其中新的层成核和扩散随机，导致建立尺度不变的粗糙度。这种情况下，从适应的标准观点在质量上的不同，适应的速度变得独立于人口规模，而适应度方差不。在这里，我们利用最近的进展，了解表面生长过程，以获得精确的预测普遍的，非高斯形状的健身分布的一维栖息地，这是通过模拟验证。当突变是有害的而不是有益的时候，问题就变成了穆勒棘轮的空间版本。与混合种群的情况相反，即使在无限生境的限制下，只要有害突变率和（负）选择系数的平方之间的比率$U_d/s^2$足够大，则适合度下降的速率仍然是有限的。再次使用一个类比的表面生长模型，我们表明，之间的过渡的固定和移动状态的棘轮是由定向渗透。

苗勒棘齿伴代偿性突变

Muller's ratchet with compensatory mutations

我们考虑一个无限维系统的随机微分方程描述的演变类型的频率在一个大的人口。一个个体的类型是它携带的有害突变的数量，其中携带k个突变的个体的适合度减少αk，对于某些α>0。沿着个体的遗传路线，新的突变以每一代λ的速率积累，每一代这些突变都有γ的概率消失。虽然γ=0的情况被称为穆勒棘轮（弗莱明-维奥特版本），但γ>0的情况与生物学文献中的补偿突变有关。证明了该系统存在唯一的弱解。在类型频率没有随机波动的情况下（即，（即所谓的无穷总体极限）通过分析一个概率粒子系统得到了封闭形式的解，并证明了当γ>0时，唯一的平衡态是参数为λ/（γ+α）的泊松分布.

精化漂变屏障假说：隐性基因数量的作用与非均匀的Muller棘轮

Refining the drift barrier hypothesis: a role of recessive gene count and an inhomogeneous Muller`s ratchet

本研究基于Wright-Fisher模型揭示了隐性基因数量对突变负荷的影响，证实了漂变屏障假说，并强调了重组在防止种群崩溃和稳定基因库中的关键作用。

近临界区域中的穆勒齿轮：比选 vs 比例选择

Muller's ratchet in a near-critical regime: tournament versus fitness proportional selection

研究近临界区域中竞赛选择与比例选择在穆勒齿轮中的行为差异及长期演化特性。

棘轮多久发出一次咔嗒声？事实，逻辑，渐近

How often does the ratchet click? Facts, heuristics, asymptotics

在无性繁殖的种群中，重组的进化力量是缺乏的。因此，种群可能遭受有害突变的不可逆转的积累，这种现象被称为穆勒棘轮。我们制定离散和连续时间版本的穆勒棘轮。受Haigh（1978）对大种群极限下出现的动力系统的分析的启发，我们确定参数γ = N*lambda/（Ns*log（N*lambda））对于有害突变的积累速度是最重要的。这里N是总体规模，s是选择系数，λ是有害突变率。对于参数范围的大部分，以大小N为单位测量时间，如果γ>0.5，则有害突变根据N* λ中的幂律累积，其中指数为γ。对于γ <0.5，突变不能累积。我们得到三个不同的参数制度的扩散近似，根据棘轮的速度。我们的近似值为Stephan et al.（1993）和Gordo & Charlesworth（2000）的分析提供了新的思路。模拟结果支持了导致近似的数学模型。

有害突变能否在确定性种群波中顺风而行？Muller's ratchet的空间模型的一种大数定律

A functional law of large numbers for a spatial model of Muller's ratchet

该研究通过空间Muller's ratchet模型，探讨有害突变在种群扩展波中的行为，利用PDE理论分析突变扩散与种群扩展速度的关系。

锦标赛齿轮的点击时间过程，以及在莫兰模型中的稳态性

The tournament ratchet's clicktime process, and metastability in a Moran model

本文研究了锦标赛齿轮在慢速点击参数域下的行为，证明其点击时间过程收敛为泊松过程，并分析了莫兰模型的稳态性。

Stochastic drift in discrete waves of non-locally interacting-particles

In this paper, we investigate a generalised model of $N$ particles undergoing second-order non-local interactions on a lattice. Our results have applications across many research areas, including the modelling of migration, information dynamics and Muller's ratchet -- the irreversible accumulation of deleterious mutations in an evolving population. Strikingly, numerical simulations of the model are observed to deviate significantly from its mean-field approximation even for large population sizes. We show that the disagreement between deterministic and stochastic solutions stems from finite-si…