突变的节奏与方式决定性状空间格局

在大型自然生态系统中，种群特征周转时间内会出现许多（?1）表型相关突变体，存在突变、选择与生态间的 “生态 - 进化反馈”。研究人员开展相关研究，发现复制耦合突变可产生图案化相，挑战经典理论，具重要意义。

　　

在大型自然生态系统中，种群特征周转时间内可出现许多（?¹）表型相关突变体，此时突变、选择和生态背后的动力学过程之间可能存在 “生态 - 进化反馈”。研究表明，由于这种反馈，突变过程的具体细节会对生态 - 进化系统的长期行为产生定性影响，这与经典群体遗传学假设（所有突变都可以用有效的均匀速率建模）形成对比。在消费者沿资源偏好性状空间发生突变的 MacArthur 消费者 - 资源模型中进行了验证。从随机个体模型出发，模拟了突变以固定速率外源性产生（如通过外部诱变剂）和突变与复制耦合（如通过 DNA 复制错误）的情况。令人惊讶的是，发现复制耦合突变能够在快速生态松弛的极限状态下产生图案化相，而这正是经典群体遗传模型预期运行的状态。推导了随机模型的平均场描述，表明图案化相是由于复制突变的非互易和非线性性质驱动的类 Turing 机制所致。此外，还表明宿主防御机制等额外相互作用可将图案化状态扩展到任意高维表型空间。研究证明这些结果对种群噪声和模型选择具有鲁棒性，并讨论了这种现象可能相关的系统。