Evolution of population with sexual and asexual reproduction in changing environment
利用基于蒙特卡罗模拟的格子模型，我们研究了繁殖模式对进化种群命运的作用。每个个体都受到环境和随机突变的选择压力。栖息地（气候）是周期性变化的。比较了无性繁殖和有性繁殖两种繁殖模式下种群的进化。我们通过蒙特卡罗模拟表明，通过保持更多样化的种群进行有性繁殖，使它们有更好的机会适应不断变化的环境。然而，为了获得更大的交配机会，出生率应该很高。在低出生率和高突变概率的情况下，偏好无性繁殖。
2003-09-08 cond-mat.stat-mech q-bio.PE
The role of demographic stochasticity in a speciation model with sexual reproduction
最近的理论研究表明，人口统计随机性可以大大增加无性繁殖的表型多样性生物体自发进化成局部集群的趋势，这表明同域物种形成的简单机制。在这里，我们研究的作用，人口统计随机性的竞争生物体的模型受到竞争性交配。我们发现，在模型与有性生殖，噪声也可以导致形成的表型集群的参数范围内，确定性模型将导致均匀分布。在某些情况下，噪声可能会产生相当大的影响，使确定性建模不足以理解表型分布。
2016-03-21 cond-mat.stat-mech q-bio.PE
Estimate of the reproduction number of the 2015 Zika virus outbreak in Barranquilla, Colombia, and estimation of the relative role of sexual transmission
背景资料：2015年，寨卡病毒（ZIKV）开始在美洲传播，在爆发性疫情中迅速扩大其全球地理范围。在蚊媒疾病中不常见的是，ZIKV已被证明也是性传播的，尽管尚未观察到仅由于性传播而导致的持续的本地传播，表明仅性传播的繁殖数（R0）小于1。对暴发风险评估、潜在发病率估计和控制措施评估至关重要的是基本繁殖数R0的估计。研究方法：我们通过对临床确诊的ZIKV病例呈指数上升的分析（截至2015年11月底，n = 359），估计了2015年哥伦比亚巴兰基亚ZIKV疫情的R0。结果：病例的指数上升率为rho = 0.076天-1，95%CI [0.066，0.087]天-1。我们使用了一个带有额外直接传播的病媒传播疾病模型来估计R0;假设仅性传播的R0小于1，我们估计总R0 = 3.8 [2.4，5.6]，并且由于性传播的病例比例为0.23 [0.01，0.47]，置信度为95%。释义：这是对美洲ZIKV疫情的R0的首次估计，也是对性传播相对影响的首次量化。
2017-01-15 q-bio.PE q-bio.QM
Dynamics of dirac concentrations in the evolution of quantitative alleles with sexual reproduction
一个正确的理解不同的基因表达水平和复杂的性状适应之间的联系仍然缺乏，尽管最近的进展，测序技术导致新的见解，其重要性在一些进化过程中。这就需要对Kimura（1965）首次引入的等位基因连续体框架进行扩展，绕过经典的高斯近似。在这里，我们提出了一个新的数学框架来研究数量等位基因的自然选择和竞争下的有性繁殖种群的进化动力学通过积分微分方程。它涉及到一个新的生殖运营商，允许使用技术的基础上的最大值原理，不像无穷小模型运营商在其他研究有性生殖。在一个渐进的制度，最初的人口有一个小的表型方差，我们分析了长期动态的表型分布根据小方差的方法（Diekmann等2005）。在极限方程的一些假设下，我们证明了人口保持单态，即表型分布保持集中作为一个移动的狄拉克质量。此外，在单态分布的情况下，我们推导出一个典型的方程描述的优势等位基因的动态。
2022-08-25 math.AP q-bio.PE
Mutation, Sexual Reproduction and Survival in Dynamic Environments
一种理解进化的新方法[Val09]，即通过计算的镜头观察它，已经开始产生新的见解，例如，有性生殖下的自然选择可以解释为基因间协调博弈中的乘法权重更新（MWU）算法[CLPV 14]。利用这种机制，我们研究了突变在有性生殖存在的环境变化中的作用。在[WVA 05]之后，我们通过马尔可夫链对不断变化的环境进行建模，其中状态表示环境，每个状态都有自己的适应度矩阵。在这种情况下，我们表明，在没有突变的情况下，人口灭绝，但在突变的存在下，人口生存的积极概率。在证明上述定理的过程中，我们需要建立一些关于博弈动态的事实。我们提供了第一个，据我们所知，多项式收敛界嘈杂MWU在协调游戏。最后，我们还表明，在静态环境中，性进化与突变收敛，任何水平的突变。
2016-04-23 cs.DM math.DS math.PR
Sex and hermaphroditism in the Penna model
没有给出摘要。证实了早期的simulatiobns的自我组织的优势，在有性Penna模型，和优势的雌雄同体的有性生殖。
2006-07-12 q-bio.PE
Sex as information processing: optimality and evolution
种群在不同环境中的长期增长率量化了生物个体从祖先那里继承并从环境中获得的信息处理的进化价值。以前的模型仅限于无性生殖，遗传信息来自单亲，没有重组。我们提出了一个一般的扩展有性生殖和一个特殊的，但重要的情况下，数量遗传学的无穷小模型，假设性状是正态分布的分析解决方案。我们研究这个模型的条件下，有性生殖是有利的，可以在自相关或定向变化的环境，突变的偏见，空间异质性和表型可塑性的背景下发展。我们的结果推广和统一以前的分析。我们还研究了Geodakyan提出的建议，即存在两个表型不同的性别允许对不同环境的最佳适应。我们验证了存在的条件下，两性异形是自适应的，但发现其进化价值一般不补偿男性的两倍成本。
2021-06-15 q-bio.PE
Selective advantage for sexual reproduction with random haploid fusion
本文建立了一套简化的单细胞二倍体生物无性和有性复制模型。该模型假设生物体的基因组由两条染色体组成，其中每条染色体被假设为是功能性的，如果它等于一些主序列$ σ_0 $，和非功能性的，否则。一个生物体的一阶生长速率常数或适应性取决于它的基因组中是否有零个、一个或两个功能染色体。对于一个无性复制的种群，一个给定的细胞复制它的两条染色体，并将它的遗传物质均匀地分配给两个细胞。对于有性繁殖的种群，给定的细胞首先分裂成两个单倍体，它们进入单倍体池，融合成二倍体，然后通过正常的有丝分裂过程分裂。单倍体融合被建模为一个二阶速率过程。当成本为性是小的，作为衡量的特征单倍体融合时间的特征生长时间的比率，我们发现，随机单倍体融合的有性复制导致一个更大的平均适合的人口比纯粹的无性繁殖策略。然而，独立的性成本，我们发现，性复制与选择性交配策略导致更高的平均健身比随机交配策略。这一结果是基于这样的假设，即选择性交配策略与随机交配策略相比没有任何额外的时间或能量成本，这一假设在本文中进行了讨论。这篇论文的结果与以前的研究结果一致，表明在中等突变率，缓慢复制的生物体，在高人口密度的性别是有利的。
2007-09-08 q-bio.CB q-bio.PE
Natural Averaging May Complement Known Biological Constraints in Bi-parental Reproduction's Advantages Over Mono-parental in Conserving Species Quantitative Traits
本研究通过数学分析与模拟发现，双亲繁殖的性状混合本质会产生普遍统计效应，使数量多基因性状传递偏差小于无性繁殖，该效应独立于已知生物学机制，有助于维持物种与生态系统稳定，或推动有性生殖进化。
2024-11-14 q-bio.PE
Greetings from a Triparental Planet
在这部思辨科学的作品中，来自遥远恒星系统的科学家解释了三亲制的出现和后果，三亲制是有性生殖所需的，这是他们家乡世界的标准交配形式。该报告详细介绍了它们生殖系统的进化--也就是说，三亲制和三种自我回避的交配类型成为有性生殖的有利策略的条件。它还提供了一个概述的三亲繁殖与三种交配类型的生物学后果，包括三亲繁殖的遗传机制，三种交配类型之间的不对称性，和感染动力学所产生的不同模式的有性生殖。报告最后讨论了他们社会的核心方面，如个人之间的短暂结合和单一文化的兴起，可能是由于他们的三亲制而产生的。
2020-11-03 econ.GN q-bio.PE q-fin.EC
An In Silico Model to Simulate the Evolution of Biological Aging
生物老化的特点是死亡概率随年龄而增加，生殖能力下降。个体的存活率和繁殖率与年龄有关，对种群动力学有很大的影响，决定存活率和繁殖率的遗传因素在生物体的整个生命周期中处于不同的选择力之下。在这里，我们开发了一个高度通用的基因组进化的数值模型-无性和有性-为一个人口的虚拟个体与重叠的世代，在不同的生命阶段，影响生存和繁殖率的遗传因素是自由的演变，由于突变和选择。我们的模型概括了自然种群的几个新特性，在稳定的条件下发展更长的生殖寿命，在不稳定的环境中生存和繁殖更短。更快的衰老是由于在更不稳定的群体中纯化选择的强度降低，这些群体具有积累有害突变的大部分基因组。与在恒定资源下的有性生殖种群不同，无性生殖种群的死亡率不会随年龄增长而增加，繁殖率也不会下降，因此不会衰老。我们的模型提供了一个强大的计算机模拟框架，以模拟人口和基因组如何在生物衰老的背景下变化，并打开了一个新的分析机会，以表征真实的人口如何演变其特定的衰老动力学。
2016-02-01 q-bio.PE
Mathematical toy model inspired by the problem of the adaptive origins of the sexual orientation continuum
同性的性行为在动物界〈动〉<动>中无处不在，但它的适应性起源仍然是一个突出的谜团。在这里，我提出了这样一种可能性，即同性性行为的产生是两种进化驱动力之间竞争的结果，一种是对性状多样性的进化驱动力，它提高了物种的适应性，另一种是对性状的性别二分法的驱动力，它促进了异性吸引力，提高了繁殖率。一个简单的分析“玩具模型”，提出了描述这种权衡。该模型展示了一些有趣的特征，并提出了一个简单的数学形式来描述性取向连续体。
2016-09-15 cond-mat.stat-mech physics.soc-ph q-bio.PE
Genetic diversity and fitness in small populations of partially asexual, self-incompatible plants
植物群体中自交不亲和系统如何维持至今仍是一个有争议的问题。理论模型预测，自交不亲和系统会根据近交衰退的强度和S-等位基因的数量而崩溃。其他研究探讨了无性生殖在维持自交不亲和性中的作用。然而，部分无性，自交不亲和群体的群体遗传学知之甚少，以前的研究未能考虑所有可能的影响，无性生殖或只能推测这些影响。在这项研究中，我们调查了部分无性可能会影响遗传多样性〈动〉性<动>在S-位点和适合性在小的自交不亲和群体。建立了一个包含S位点和生存力位点的遗传模型，对不同规模的种群进行了正向模拟。漂移结合部分无性产生的等位基因在S-位点的数量减少。此外，在人群中存在过量的杂合子，导致突变负荷的增加。这种杂合子过剩的增强自交不亲和系统在小群体。此外，在高度无性繁殖的种群中，无性繁殖的个体比有性繁殖的个体具有一些适合度优势，因为有性生殖产生有害等位基因的纯合子，与无性生殖相反。我们的研究结果表明，未来关于无性生殖对维持自交不亲和性的作用的研究将需要（1）考虑全基因组适应性（无性生殖、自交不亲和性和漂移产生的突变负荷）和（2）承认自交不亲和性的维持可能不独立于性本身的维持。
2012-01-31 q-bio.PE
Love kills: Simulations in Penna Ageing Model
标准的彭纳衰老模型（包含有性生殖）通过添加额外的爱的比特串而得到扩展：只有当男性的爱的弦与女性的爱的弦足够不同时，婚姻才会发生。我们模拟在什么水平的差异所需的人口灭绝。
2010-08-19 q-bio.PE
The recovery of a recessive allele in a Mendelian diploid model
研究了一类基于个体的随机模型的大种群极限，该模型描述了一个二倍体两性种群按孟德尔规则繁殖的时间演化。在[Neukirch，Bovier，2016]中，证明了有性生殖允许不合适的等位基因在具有混合基因型的个体中存活的时间比在无性生殖的群体中存活的时间长得多。在本文中，我们证明，这确实打开了一个纯基因型的个人可以在出现进一步的突变后，在人口中的再入侵的可能性。因此，我们揭示了一个隐性等位基因可以重新出现在一个人口的机制的正式描述。这可以被看作是二倍体种群进行有性生殖所表现出的遗传稳健性的声明。
2018-01-20 math.PR q-bio.PE
The Origin of 2 Sexes Through Optimization of Recombination Entropy Against Time and Energy
自然界中的有性生殖需要两种性别，这就提出了一个问题，为什么生殖系统没有进化到有三种或更多的性别。在这里，我们构建了一个基于通信理论的约束优化模型，分析了任意性别数的生殖方案之间的权衡。更多的性别一方面导致更高的繁殖多样性，但另一方面也会为繁殖成功付出更大的时间和精力代价。我们的模型表明，两性再生产方案最大化的重组熵成本比，因此是最优的解决方案的问题。
2007-03-09 q-bio.PE
Finding a Mate With Eusocial Skills
性生殖行为具有必要的社会协调成分，因为愿意和有能力的伴侣必须在正确的时间出现在正确的地点。最近的研究表明，许多支持有性生殖的社会组织可以在没有社会协调的情况下进化（例如放牧、非自愿交配和出生亲神崇拜）。在本文中，我们探索这些结果，包括社会转移机制，我们的代理人和对比他们的生殖行为与控制组没有社会转移机制。我们的结论是，类似的行为出现在我们的社会学习代理出现在非社会学习代理。社会学习者更倾向于出生philopatry。社会学习者还发展了一种包括生殖劳动分工在内的真社会文化。
2016-04-25 q-bio.PE
Synergy from reproductive division of labor and genetic complexity drive the evolution of sex
计算机实验反映了自然界中有性和无性生物的演化动力学，测试了解释有性重组进化的特征。结果表明，这种进化更好地描述为可能的性形式之间的相互作用的网络，包括二倍体，thelytoky，兼性，双性，两性之间的劳动分工，而不是从单性生殖到有性重组的简单过渡。二倍体被证明是性别进化的基础;两性生殖只出现在异花受精的二倍体中，具有协同的生殖分工;兼性性更有可能在实行交替交配的单倍体中进化。通过基于个体的模拟来观察性作为一个复杂系统的进化，与经典的分析模型相比，更好地解释了自然界中已知存在的性策略的多样性
2018-04-17 nlin.AO q-bio.PE
Front propagation of a sexual population with evolution of dispersion: a formal analysis
生物物种对环境的适应取决于它们的特征。当各种生物过程发生时（生存、繁殖、迁移等），特性分布可以随时间和空间而改变。在入侵的背景下，当考虑编码个体分散能力的可遗传性状的进化时，性状分布发展了一种特定的空间结构，导致前线传播的加速。这种现象被称为空间排序。生物学上的例子很多，例如英国的丛林蟋蟀、澳洲的甘蔗蟾蜍入侵，或南非的八哥入侵。采用这一框架，最近的数学研究已经导致突出的影响，繁殖模式的前线传播。在一个最小反应扩散模型中，无性种群的扩散速率为t3/2，而有性种群的扩散速率为t5/4（其中t为时间）。然而，在性传播的情况下，前线传播的行为的精确描述仍然是一个悬而未决的问题。本文的目的是给它的位置的大倍的精确近似，以及在前面的局部特征分布的一些功能。要做到这一点，我们明确解决的渐近问题正式推导。数值模拟证实了这些计算。
2021-05-06 math.AP q-bio.PE
Human Sexual Cycles are Driven by Culture and Match Collective Moods
人类的性周期和生殖周期主要受生物学还是文化的影响，这是一个长期存在的问题。关于生物因素还是文化因素最能解释生殖周期现象，文献褒贬不一，其中生物学解释占据主导地位。生物学假说认为人类的生殖周期是对半球定位引起的季节性周期的适应，而文化假说则认为受孕日期的变化主要是由于文化因素，如假期安排或宗教节日。然而，对于许多国家来说，用于调查这些假设的共同记录不完整或不可用，使现有的分析偏向于北半球主要的基督教国家。在这里，我们表明，在主要的文化和宗教庆祝活动期间，对性的兴趣在网上急剧上升，无论半球的位置如何。这种在线兴趣，当移动9个月时，对应于记录的人类出生周期，即使在调整了许多因素，如语言，季节和假期的空闲时间。我们进一步表明，在Twitter上独立测量的情绪包含与这些文化庆祝活动相关的独特集体情绪，这些集体情绪也与这些节日之外的性搜索量相关。我们的研究结果提供了一致的证据，表明人类的周期性和生殖行为主要是由文化驱动的，这种对性的兴趣与特定的情感有关，这些情感是主要文化和宗教庆祝活动的特征，但不限于此。
2017-10-27 cs.CY cs.SI q-bio.PE
Adaptation to a changing environment: what me Normal?
预测种群对不断变化的环境的适应能力对于评估人类活动对生物多样性的影响至关重要。许多理论研究通过模拟数量性状的进化来解决这个问题，这些数量性状受到围绕最佳表型的稳定选择的影响，其值随着时间的推移不断变化。在这种情况下，种群的命运是由性状的平衡分布相对于最优移动的结果。这种分布可能会随着选择的形状、繁殖系统、基因座的数量、突变核或它们的相互作用而变化。在这里，我们开发了一种方法，直接从表型分布的整个轮廓提供群体适应不良和生存潜力的定量测量，而不需要任何先验的形状。（无性和无穷小的性遗传模型），一般形式的选择。特别是，我们恢复了适应度函数，使得选择减弱远离最优导致进化临界点，当环境变化的速度太快时，种群突然崩溃。我们的统一框架还允许突出导致这一现象的潜在机制。更一般地说，它允许讨论两个繁殖模型之间的相似性和差异，后者最终被解释为不同的限制进化的表型方差。我们证明了种群中的平均适应度在很大程度上取决于选择函数的形状，在性无穷小模型中，与无性模型相比，在无性模型中，我们还研究了突变核的影响，我们表明，具有较高峰度的核往往会减少适应不良，提高适应度，特别是在快速变化的环境中。
2022-06-27 math.AP q-bio.PE
Sex is always well worth its two-fold cost
性被认为是一个进化的悖论，因为它的进化优势并不一定克服与另一个种群成员共享后代一半基因组的双重代价。在这里，我们证明了，有性生殖可以是进化稳定的，即使它的达尔文适应度是两倍低的无性突变体的适应度相比。我们还表明，两种以上的性别总是进化不稳定的。我们的方法推广了演化博弈论来分析物种的成员能够感觉到他们的同种的性状态，并因此切换性别。因此，性的广泛出现和维持是由于它与更广泛的环境感知能力的共同进化。
2008-08-23 cs.GT physics.bio-ph q-bio.PE
Temporal and dimensional effects in evolutionary graph theory
通过人口的突变在时间上的传播进行了研究分析和计算在完全连接的网络和空间格。在D-维超立方格中，种群数N为N^{（D+1）/D}，在全连通图中，种群数N为N ln N的情况下，一个有利的突变达到支配标度的时间t *.结果表明，突变体和非突变体之间的界面的表面是至关重要的预测系统的动力学。网络拓扑结构对含有多个突变和有性生殖的简单种群模型的平衡适应度有重要影响。包括补充资料。
2007-02-27 q-bio.PE
Evolution of the Age Structured Populations and Demography
我们描述了基于Penna模型的Monte Carlo模拟种群演化的方法。种群中的个体由其二倍体基因组代表。在最小生殖年龄之后表达的基因受到较弱的选择压力，并且比在最小生殖年龄之前表达的基因积累更多的突变。缺陷基因产生的梯度决定了个体的衰老，年龄结构种群与自然的有性繁殖种群非常相似。种群的遗传结构取决于随机死亡对种群的影响。医疗保健的改善和更健康的生活方式是上个世纪人类预期寿命增加的原因。在基因型、表型和环境之间的关系中引入噪声，就有可能模拟一些其他的效应，比如免疫系统和母亲护理的作用。最有趣的结果之一是性染色体的进化。如果种群是随机交配的（假设是随机交配），那么将雄性决定基因放在一对性染色体中的一条染色体上就足以使种群萎缩。如果雄性在照顾后代方面不可或缺，并且必须对雌性忠诚，那么雄性的性染色体就不会缩小。
2009-01-11 q-bio.GN q-bio.PE
A scale-invariant model of marine population dynamics
海洋生态系统的一个显著特征是其大小谱的规律性：生物的丰度作为其重量的函数，近似遵循近十个数量级的幂律。我们将此解释为海洋中的种群动力学近似尺度不变的证据。我们使用这种不变性的大小结构的动态人口模型的建设和解决方案。从马尔可夫模型编码的捕食，繁殖，维持呼吸和内在死亡率的基本过程，我们推导出一个偏积分微分方程描述的丰度依赖于重量和时间。我们的模型是跳跃增长模型的扩展，因此也是早期的模型的基础上的McKendrick-冯Foerster方程。该模型是标度不变的随机过程的速率函数提供了一定的标度特性。我们确定的稳态幂律解，其指数是由密度依赖的过程（捕食）的速率和密度无关的过程（繁殖，维护，死亡率）的速率之间的相对标度。我们研究了稳态对小扰动的稳定性，发现在模型中包含维持呼吸和繁殖有很强的稳定作用。此外，除非繁殖率超过某个阈值，否则稳定状态对于总体人口密度的变化是不稳定的。
2010-09-16 q-bio.PE
Multi-time scales in adaptive dynamics: microscopic interpretation of a trait substitution tree model
考虑了具有最近邻竞争和迁移的适应度结构种群模型。在大人口和罕见的迁移限制的组合下，我们特别感兴趣的是支持性状网站上的总人口分区的渐近行为。对于有限性状空间上的无突变群体，我们得到了平衡构型，并刻画了固定的正确时间尺度。对于无限性状空间上的突变模型，针对大种群限制下的稀有迁移问题，建立了稀有突变时间尺度上的跳跃过程-性状替代树模型.由于新的突变体引起的适应度景观的变化，一些暂时不适合的类型可以不时地恢复。最后从遗传水平上阐明了二倍体种群的有性生殖。
2012-07-19 math.PR q-bio.PE
Migration Genealogies in Multiregional Stable Populations: First-Return Decompositions, Recurrence, and Sensitivity
National Institute of Population and Social Security Research（国立社会保障·人口问题研究所）；Kushiro college, National Institute of Technology（国立工业短大带广学院）；National Yang Ming Chiao Tung University（国立阳明交通大学）
本研究提出迁移谱系的首次返回分解方法，用于量化多区域稳定人口中生殖路径的递归强度，并应用于日本47个都道府县，揭示区域人口更替差异。
2026-09-29 q-bio.PE
Does Sex Induce a Phase Transition?
我们发现了一个由有性生殖引起的动态相变。动态是一个纯粹的达尔文规则，具有驱动进化的两个基本成分：1）随机突变和交叉，其作用是增加熵（或多样性）; 2）选择，其作用是相反的，通过限制熵爆炸。如果在出生时发生的突变足够少，选择就会赢得这场竞争。然而，通过缓慢地增加突变的平均数m，群体恰好在转变点mc处突然经历突变退化。超过这一点，“坏”等位基因就扩散到整个种群的遗传库中，克服了选择压力。个体选择性地变得相似，进化停止。只有低于这一点，m < mc，进化生命才是可能的。对于足够大的“染色体”长度L，表现出这种转变的有限尺寸标度行为。一个重要的和令人惊讶的观察是L-独立的过渡曲线，对于大的L。它们也独立于人口规模。另一个是mc接近统一，也就是说，生命不可能在每个二倍体基因组中有超过一个突变的情况下保持稳定，与染色体长度无关，这与现实相符。一个可能的结果是，最终进化跳跃到更大的L，使更多的遗传信息的存储将需要一个改进的DNA复制机制，以保持相同的突变总数每个后代。
2007-10-08 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.PE
The evolution of sex for artificial intelligence: a population-genetic framework for multigenerational model populations
Imperial College London（帝国理工学院）
本文借鉴种群遗传学，将多代AI模型训练类比为有性与无性繁殖，验证了赖特-费雪过程等机制，并提出融合遗传与费雪-穆勒效应，为AI继承提供预测框架。
2026-09-17 cs.LG cs.NE q-bio.PE
