无性繁殖生物中带随机扰动的基因组 GC 含量演化简单模型

Jon Bohlin

无性繁殖生物中带随机扰动的基因组 GC 含量演化简单模型

定量方法 2022-01-11 v1

作者: Jon Bohlin

摘要

本文提出一个将基因组 GC 含量随时间的演化与 AT $\rightarrow$ GC 和 GC $\rightarrow$ AT 突变率相关联的模型。通过运用伊藤（Itô）微积分，我们表明：若无性繁殖生物中的突变率受到可随时间变化的随机扰动，则会产生若干推论。例如，会出现一个影响核苷酸变异性的额外布朗运动项；突变率上随机扰动的变异性越大，布朗运动项的影响越强。降低随机扰动的影响以限制降低适应度的有害突变，可能意味着需将资源转投至基因组修复系统。因此，许多生物中观察到的稳定突变率可能是一种为减弱布朗运动项影响而演化出的策略。此外，若基因组 GC 含量的变化（即可变位点或单核苷酸多态性（SNP）的 GC 含量）增减可能性相同——这类似于进化实验室实验中观察到的修复酶敲除与选择压力移除——除非有无限资源，否则物种基因组很可能衰退。这些推论仅源于允许随机扰动影响 AT 与 GC 突变率，而无法用标准非随机方法获得。最后，我们在随机设定下给出了基因组 GC 含量演化模型与经典 Luria-Delbrück 突变模型之间的联系。

关键词

基因组 GC 含量随机扰动无性繁殖伊藤微积分布朗运动 Luria-Delbrück 模型

引用

@article{arxiv.2201.03003,
  title  = {A simple model describing evolution of genomic GC content with random perturbations in asexually reproducing organisms},
  author = {Jon Bohlin},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2201.03003},
  year   = {2022}
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无性繁殖生物中带随机扰动的基因组 GC 含量演化简单模型

摘要

关键词

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