Sex-specific ultraviolet radiation tolerance across Drosophila
本研究以圣多美岛和非洲大陆的两种果蝇为对象，结合遗传证据与UVB辐射应激实证测定，发现岛居果蝇紫外线抗性高于大陆果蝇，且耐受性存在区域和性别差异，为理解进化适应机制提供了依据。
2023-10-03 q-bio.GN q-bio.PE
Fast-mode elimination in stochastic metapopulation models
我们调查的随机动力学的实体被限制在一组岛屿，它们之间的迁移。他们被认为是两种类型之一，除了迁移，他们也繁殖和死亡。属于这一类的系统在生物学和社会科学中很常见，出现在生态学、群体遗传学、流行病学、生物化学、语言学、观点动力学和其他领域。在所有这些情况下的控制方程是棘手的，因为他们做的多维福克-普朗克方程，或等价地，耦合的非线性随机微分方程与乘性噪声。我们开发了一种方法，利用分离的时间尺度之间的快速和缓慢的变量，以减少这些方程，使它们类似于一个单一的岛屿，这是经得起分析。这项技术是普遍适用的，但我们选择在群体遗传学的背景下讨论它，部分原因是由于选择而出现的额外特征。该方法背后的想法是简单的，其应用系统，并在一系列参数值的完整模型的模拟结果非常吻合。
2014-04-01 cond-mat.stat-mech q-bio.PE
Diversity patterns and speciation processes in a two-island system with continuous migration
地理隔离是物种形成的核心机制，但种群的完全隔离是罕见的。虽然物种形成可能会受到阻碍，如果基因流是大的，中间水平的迁移可以通过引入遗传新的半隔离的人群或建立小社区的移民，加强物种形成。在这里，我们考虑了两个岛屿的中性模型的物种与连续迁移和研究多样性模式的迁移概率，人口规模，和参与生殖隔离〈动〉<动>（被称为基因组大小）的基因数量的函数。对于小的基因组，低水平的迁移诱导了岛屿上的物种形成，否则不会发生。多样性，但是，急剧下降到一个单一的物种居住在两个岛屿的迁移概率增加。对于大的基因组，即使岛屿是严格隔离的，同域物种形成也会发生。然后，每个岛屿的物种丰富度随着迁移的可能性而增加，但物种总数随着它们成为世界性的而减少。对于每个基因组大小，每个种群大小都有一个最佳迁移强度，使物种数量最大化。我们讨论了观察到的迁移引起的物种形成模式，以及它们如何增加岛屿系统中的物种丰富度，同时促进岛屿之间的不对称性，阻碍特有性。
2022-06-07 q-bio.PE
Chromosomal rearrangements and transposable elements in locally adapted island Drosophila
本文以圣多美岛两种本地适应果蝇为研究对象，分析染色体重排的进化作用，发现其与转座元件显著关联，鉴定出大量适应性重排，揭示其通过改变基因表达推动本地适应，为进化研究提供新视角。
2024-12-05 q-bio.GN q-bio.PE
Chloroplast microsatellites reveal colonization and metapopulation dynamics in the Canary Island pine
叶绿体微卫星已成为植物群体遗传学研究中越来越受欢迎的标记，但很少有人关注它们在人口统计推断方面的潜力。在这项工作中，利用叶绿体微卫星研究群体扩展进行了探索。首先，我们研究了失配分布分析和F（S）检验的功效，并结合不同人口情景的模拟。然后，我们将这些方法应用于经验数据获得的加那利群岛松（Pinus canariensis）。模拟结果表明，叶绿体微卫星对种群的突然增长十分敏感。F（S）检验的功效和人口统计学参数估计的准确性（如扩展时间）与数据内的同质性水平成比例降低。加那利群岛的松树叶绿体微卫星数据的分析表明，人口扩张，几乎所有的样本地点。岛屿一级的人口扩张可以用松树在群岛上的殖民化来解释，而岛屿内不同地点不同年龄的人口扩张则可能是地方性迁移和岛屿化动态的结果。来自P. canariensis的寄生虫象鼻虫Brachyderes rugatus的可比线粒体DNA序列数据支持这种情况，表明火山活动在加那利群岛松林群落的演变中发挥了关键作用。
2008-12-17 q-bio.PE
Two-type branching processes with immigration, and the structured coalescents
Instituto de Matemáticas, Universidad Nacional Autónoma de México（墨西哥国立自治大学数学研究所）；Centro de Investigación en Matemáticas, A.C.（数学研究中心）
本文研究了两种类型个体在两个岛屿上的分支过程，通过两型Feller扩散模型探讨了频率变化，并推导了不对称两岛频率过程的性质及大种群极限，揭示了平衡选择的新机制。
2024-05-02 math.PR q-bio.PE
A general condition for adaptive genetic polymorphism in temporally and spatially heterogeneous environments
进化和生态学长期以来一直关注变化的环境条件对物种内和物种间观察到的遗传多样性〈动〉性<动>的影响。我们模拟的数量性状的选择下，在空间和时间上波动的演变，并得出一个分析条件时，这些波动促进遗传多样性。作为生态场景，我们使用一个广义的岛屿模型与软选择补丁，我们将世代重叠。我们允许环境中的任意波动，包括时空相关性和对性状的任何功能性选择形式。利用入侵适应度和进化分支的概念，我们得到了一个简单而透明的条件适应性进化和遗传多样性〈动〉性<动>的维护。这种条件将斑块内的选择强度与空间和时间上的环境条件的期望和差异联系起来。我们的研究结果统一，澄清，并扩展了一些以前的结果波动选择下的遗传变异的进化和维护。基于个体的模拟表明，我们的结果是独立的遗传结构的细节，无论是克隆或有性繁殖。发病的遗传变异增加预测准确，也在小群体中，等位基因可以灭绝，由于环境的随机性。
2014-11-14 q-bio.PE
Intermittent migration can induce pulses of speciation in a two-island system
本研究构建海平面波动驱动的双岛中性物种形成模型，发现间歇性迁移可产生严格隔离或持续迁移下不存在的成种脉冲，印证了可变迁移对物种多样化的重要影响，为类群脉冲假说提供支持。
2023-06-05 q-bio.PE
Analytic approach to the evolutionary effects of genetic exchange
我们提出了一个近似的分析研究，我们以前介绍的进化模型，包括遗传交换的影响。该模型的动机是细菌转化的过程。我们求解速度，即适应度的增长率，作为固定种群大小的函数，$N$。我们发现速度随着$\ln N$的增加而增加，最终在$N$处饱和，这取决于复合过程的强度。分析处理被认为是同意我们的模型方程的直接数值模拟。
2005-09-26 q-bio.PE
Radial Domany-Kinzel Models with Mutation and Selection
我们研究了空间结构，遗传漂变，突变和选择压力的进化动力学在一个简化的模型无性生物殖民一个新的领土。在一个适当的粗粒化，进化动力学有关的定向渗流过程中出现的选民模型，Domany-Kinzel（DK）模型，接触过程等，我们探讨线性（平坦的前面）的扩张和不太熟悉的径向（弯曲的前面）范围扩张之间的差异。对于径向膨胀，我们开发了一个广义的，非晶格DK模型，以尽量减少其他持久的晶格文物。通过模拟和分析技术，我们研究了有利突变体的生存概率，中性菌株结构域之间的空间相关性，以及有害突变群体的动态。边界上的“暴胀”导致了径向扩张和线性扩张之间的显著差异。对于初始半径为$R_0$、以速度$v$扩张的菌落，由局部遗传漂变引起的显著遗传分层仅在有限时间$t^* = R_0/v$内发生，在此之后，由于扩张前沿的膨胀周长，菌落的部分变得因果地断开。因此，相对于遗传漂变，选择优势的影响被放大，增加了有利突变体的存活概率。通货膨胀也修改了潜在的定向渗流过渡，引入新的标度函数和修改类似的有限尺寸效应。最后，我们考虑径向范围扩张与紧缩周长，可能会出现从殖民开始沿海岸的岛屿。
2013-01-14 cond-mat.stat-mech q-bio.PE
The effect of multiple paternity on genetic diversity during and after colonisation
本文通过 Littorina saxatilis 拓殖群岛模型表明，多重父权可显著提升拓殖期及迁移平衡时的杂合度，并增强远岛突变驱动的多样性波动，从而促进小种群建立与维持。
2012-11-05 q-bio.PE
How likely is speciation in neutral ecology ?
中性学说〈动〉<动>预测的生物多样性模式依赖于一个简单的物种形成现象学模型。为了进一步研究物种形成对中性生物多样性的影响，我们分析了一个基于群体遗传学的空间显式中性模型。我们定义的metacperity作为一个系统的人口交换移民，我们使用这个框架来介绍物种很少或根本没有基因流（异域和parapatric物种形成）。我们发现，与现实的突变率，我们的metacromatiity模型驱动的中性过程不能支持超过几个物种。在物种形成的群体遗传学中加入自然选择，增加了metacompatibility中的物种数量，但在巴罗科罗拉多岛发现的多样性水平很难达到。
2011-06-23 q-bio.PE
Stationary distribution of a 2-island 2-allele Wright-Fisher diffusion model with slow mutation and migration rates
研究了2-岛，2-等位基因Wright-Fisher扩散极限的平稳分布，该扩散极限具有小的但任意的突变和迁移率。根据Burden和Tang开发的方法，（2016，2017）为了近似前向Kolmogorov方程，获得了作为样本空间边缘上的一组线密度的前导阶的静止分布，对应于其中一个岛是双等位基因而另一个岛是非分离的状态，以及样本空间角落处的一组点质量，对应于两个岛同时不分离的状态。角概率和线密度的分析结果进行了验证独立使用后向发电机和角概率使用合并。
2018-09-26 q-bio.PE
Demographic inference using genetic data from a single individual: separating population size variation from population structure
测序技术的迅速发展为群体遗传学研究带来了新的机遇。预计基因组数据将提高我们重建种群历史的能力。虽然遗传信息的增加可能有助于生物学家和人类学家重建人口的人口历史，但它也代表了新的挑战。最近的工作表明，结构化种群会产生种群规模变化的信号。因此，往往难以确定从遗传数据推断的人口增长或收缩（瓶颈）等人口事件是真实的，还是由于人口在性质上是结构性的。鉴于很少有推理方法能让我们解释这种结构，而基因组数据必然会提高参数估计的精度，因此开发新的方法很重要。在本研究中，我们分析了两个人口模型。第一个是瞬时种群规模变化模型，而第二个是经典的对称岛模型。我们（i）重新推导出两个模型下的样本大小为2的聚结时间的分布，（ii）使用最大似然法来估计这些模型的参数，（iii）验证此估计过程下的一系列参数组合，（iv）实施和验证模型选择程序，通过使用Kolmogorov-Smirnov检验。总之，我们表明，它是可能的几个模型下估计参数，并进行有效的模型选择使用遗传数据从一个单一的二倍体个体。
2014-12-03 q-bio.PE stat.AP
Growth, competition and cooperation in spatial population genetics
我们研究了一个基于个体的模型，描述了两个不同等位基因之间的空间竞争。虽然该模型在精神上类似于经典的空间群体遗传学模型，如垫脚石模型，但在这里，空间是连续的，竞争个体的总密度由于人口统计随机性而波动。通过分析和数值模拟，我们研究了固定概率，固定时间和杂合性的行为，在一个中立的设置和两个物种可以竞争或合作的情况下。最后的例子中，个人被运送的流体流动，我们认为，这种模式是一个自然的选择来描述海洋环境中的竞争。
2012-12-18 cond-mat.stat-mech q-bio.PE
Fixation of mutators in asexual populations: the role of genetic drift and epistasis
研究了一类上位适应度景观上的非变异体和变异体无性种群的演化动力学。我们考虑的情况下，所有的突变都是有害的和变基因产生的nonmutator不断以恒定的速度。我们发现，在一个无限大的人口，一个最小的nonmutator-to-mutator的转换率需要固定的突变，但任意小的转换率的结果在固定的突变在一个有限的人口。我们计算分析表达式的变构因子在突变选择平衡和固定时间的变构因子在一个有限的人口时，突变效应较弱（制度I）和较强（制度II）比选择性的影响。我们的主要结果是，在制度I中，增变因子分数和固定时间是独立的上位性，但在制度II中，增变因子是罕见的，需要更长的时间来固定时，在健身与有害突变的数量减少发生在一个加速的速度（协同上位性）比在一个递减的速度（拮抗上位性）。我们的分析结果进行了比较，数值计算和讨论其影响。
2012-10-24 cond-mat.stat-mech q-bio.PE
Reconstructing the Population Genetic History of the Caribbean
加勒比海盆地是近代历史上以前分散的人口之间一些最复杂的相互作用的家园。在这里，通过利用全基因组SNP阵列数据，我们的特点加勒比人口的祖先组成部分在次大陆的水平和揭示精细规模的人口结构模式区分岛屿从大陆加勒比人口以及其他西班牙裔/拉丁裔群体。我们提供了遗传学证据的内陆南美洲起源的美洲土著组成部分岛屿人口和广泛的前哥伦布基因流在加勒比海盆地。加勒比衍生的欧洲成分显示出显着的分化，从父母伊比利亚人口，大概是由于创始人的影响，在新世界的殖民化。人口模型的基础上，我们重建复杂的人口历史的加勒比地区，因为大陆混合的开始。我们发现，岛屿人口最好的混合物吸收两个脉冲的非洲移民，恰逢早期和最大的跨大西洋奴隶贸易的活动阶段。这两种豆类似乎起源于西非的不同地区，在今天的非洲-加勒比基因组中留下了两个可区分的特征，并揭示了加勒比奴隶贸易期间动态的遗传影响。
2013-06-03 q-bio.GN q-bio.PE
A Quantitative Test of Population Genetics Using Spatio-Genetic Patterns in Bacterial Colonies
群体遗传学理论是进化分析的基石，这一点已被广泛接受。然而，由于空间、扩散和进化之间的复杂关系，对该理论的实证检验是具有挑战性的。关键是，我们缺乏对群体遗传学空间模型的定量验证。在这里，我们结合分析，晶格上和晶格外的模拟，以及细菌实验来进行理论的定量测试。我们研究了两种细菌，肠道微生物大肠杆菌和条件致病菌铜绿假单胞菌，并表明，这两个物种的菌落生物膜的空间遗传模式准确地描述了一维的垫脚石模型的扩展。我们使用一个经验性的措施，遗传多样性〈动〉性<动>在殖民地周边，参数化我们的模型，并表明，我们可以准确地预测另一个关键变量：沿边缘的短程细胞迁移的程度。此外，该模型允许我们估计其他关键参数，包括有效种群大小（密度）在扩展边界。虽然我们的实验系统是一个简化的自然微生物群落，我们认为这是一个原则的证明，空间模型的群体遗传学可以定量捕捉生物进化。
2011-10-24 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.PE
The propagation of a cultural or biological trait by neutral genetic drift in a subdivided population
我们研究固定的概率和时间作为一个结果的中性遗传漂变在细分的人群中，动机语言变化的文化进化过程的模型，是由相同的数学描述的生物过程。我们重点研究了固定次数随亚种群数量的增长，以及固定概率和固定次数随突变体初始分布的变化。通过将模型的前向和后向时间性质之间的对偶关系从泛种群推广到细分种群，得到了任意初始条件下固定概率的一般公式.由此，我们得到了新的公式，形式上精确的极限极弱的迁移，从任意初始条件的赖特岛模型的平均固定时间，提出了两种情况下作为例子。对于更一般的人口细分模型，公式介绍了任意数量的突变体是随机定位的，和一个单一的突变体，其位置是已知的。这些公式包含的参数，通常必须获得数值，一个程序，我们遵循两个对比的集群模型。这些数据表明，初始条件下的固定时间的变化是轻微的，但强烈依赖于细分的性质。特别是，我们证明了条件下的固定时间仍然有限，即使在无限数量的demes的限制。在许多情况下-除了最后一个固定在一个有限的时间-固定的时间被证明是在精确的协议与预测公式的渐近有效种群大小。
2007-01-18 q-bio.PE
The Human Genomic Landscape of Oceania
CINVESTAV（墨西哥科学与技术研究学院）；Stanford University（斯坦福大学）；University of California Santa Cruz（加州大学圣克鲁兹分校）；University of Oxford（牛津大学）；University of Cambridge（剑桥大学）；Johns Hopkins Bloomberg School of Public Health（约翰霍普金斯布隆伯格公共卫生学院）；University of Copenhagen（哥本哈根大学）；Yayasan Rumah Sakit Islam (YARSI) University（伊斯兰医院基金会大学）；University of the Philippines Diliman（菲律宾大学迪利曼分校）；Papua New Guinea Institute of Medical Research（巴布亚新几内亚医学研究所）；Vaiola Hospital（瓦伊奥拉医院）；Temple University（天普大学）；MRC Weatherall Institute of Molecular Medicine（英国医学研究委员会威瑟尔分子医学研究所）；Edward Francis Small Teaching Hospital（爱德华·弗朗西斯·斯莫尔教学医院）；Liverpool School of Tropical Medicine（利物浦热带医学院）；Katholieke Universiteit（天主教大学）；University of Tartu（塔尔图大学）；Bournemouth University（伯恩茅斯大学）；The Australian National University（澳大利亚国立大学）；Vanuatu Cultural Centre/Kaljoral Senta（瓦努阿图文化中心）；Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology（马克斯·普朗克进化人类学研究所）；Monash University Malaysia（马来西亚莫纳什大学）
本研究首次对大洋洲及周边地区92个群体进行全基因组分析，揭示了岛屿间的遗传联系及区域人口结构，识别了多个波利尼西亚外群的定居群体，并绘制了生物医学相关变异图谱。
2026-05-15 q-bio.PE
Stochastic clonal dynamics and genetic turnover in exponentially growing populations
我们考虑一个指数增长的细胞群体发生突变，并询问生殖波动（遗传漂变）对其长期进化的影响。我们将第一步分析与出生-死亡过程的随机动力学相结合，分析计算给定基因型的亲本灭绝的概率。我们比较数值模拟的结果，并显示如何这种营业额的遗传克隆可以用来推断率的种群动力学。我们的工作是由不断增长的肿瘤细胞群体，病毒的流行性传播和细菌生长的动机。
2022-03-11 q-bio.PE
Spatial neutral dynamics
中性模型是群体遗传学和群落生态学中的一个重要模型，它描述了个体适应度相等的个体经历生-死-突变过程。通常这些模型适用于人口和社区的空间结构，但迄今为止的分析结果仅限于混合或大陆-岛屿的情景。在这里，我们提出了一种新的技术，界面动力学分析的基础上，并将其应用于中性动力学在一个，两个和三个空间维。得出了新的结果的相关长度和群落的主要特征，如总的生物多样性和物种多度分布以上的相关长度。我们的结果得到了广泛的数值模拟的支持，并提供了定性和定量的见解，允许模型预测和经验数据之间的严格比较。
2016-06-09 q-bio.PE
Modeling viral mutations in the spread of epidemics
尽管传统的流行病传播模型关注的是感染者、易感者和康复者的数量，但将流行病模型与群体遗传学结合起来已经引起了人们的极大关注。在这里，我们开发了一个基于个人的网络上的流行病传播模型，其中病毒明确表示为有限的核苷酸链，可以在主机内发生突变。在中性进化的假设下，我们分析计算所有感染病毒随时间的平均成对遗传距离。我们还推导出这个方程的平均场版本，可以直接添加到房室模型，如SIR或SEIR估计的遗传进化。我们比较了我们的结果与推断的SARS-CoV-2在中国流行初期的遗传进化，发现与我们模型的解析解很好地吻合。最后，使用遗传距离作为不同菌株的代表，我们使用数值模拟表明群落之间的连接性越低，例如，城市，再感染的概率越高。
2021-05-24 nlin.CG q-bio.PE
Population genetics of translational robustness
最近的研究表明，表达水平是基因进化速率的主要预测因子，表达越高的基因进化越慢。对这一观察结果的一个可能的解释是选择尽管有误译但仍能正确折叠的蛋白质，简言之，选择翻译稳健性。翻译的稳健性导致了一个有点自相矛盾的预测，即高表达的基因对错义替换非常耐受，但进化非常缓慢。在这里，我们研究了一个简单的理论模型的翻译鲁棒性，使我们能够获得分析的洞察力如何出现这种自相矛盾的行为。
2006-02-20 q-bio.BM q-bio.GN q-bio.PE
Bayesian Computation and Model Selection in Population Genetics
直到最近，贝叶斯推断在群体遗传学中的使用仅限于少数情况，因为对于许多现实的群体遗传模型，似然函数不能解析计算。这种情况随着无可能性推理算法的出现而改变，这种算法通常被归入近似贝叶斯计算（ABC）一词。一个关键的创新是使用后采样回归调整，允许更大的公差值，并因此将计算时间转移到现实的数量级（参见Beaumont等人，2002年）。在这里，我们提出了一个一般线性模型（GLM）的回归调整的重新制定。这允许整合到贝叶斯统计的框架和使用其方法，包括通过贝叶斯因子的模型选择。然后，我们将所提出的方法应用于西部黑猩猩之间的人口细分的问题。
2009-01-15 q-bio.PE stat.CO stat.ME
The Phillip Island penguin parade (a mathematical treatment)
企鹅不会飞，所以他们被迫在陆地上行走。特别是，他们在回家的过程中表现出相当具体的行为，这是观察和分析描述的有趣之处。在本文中，我们提出了一个简单的数学公式来描述小企鹅游行在菲利普岛。我们观察到，企鹅有一种倾向，在岸边来回摇摆，形成一个足够大的群体，然后一起走回家。我们介绍的数学框架描述了这种现象，考虑到“自然参数”，如企鹅的视力，他们的巡航速度和可能的“恐惧”的动物。一方面，这有利于聚集在一起的企鹅集团的形成，但另一方面，这可能会导致孤立和暴露的个体的“恐慌”。我们提出的模型是基于一组常微分方程。由于企鹅速度的不连续行为，数学处理（以获得解的存在性和唯一性）是基于“停-走”过程。我们使用这种设置来提供严格的例子，其中至少有一些企鹅设法安全返回家园（也有一些企鹅因恐慌而冻结的情况）。为了便于模型的直观性，我们还提出了一些简单的数值模拟，可以与企鹅游行的实际运动进行比较。
2016-12-02 math.CA math.DS q-bio.PE
