一种模拟生物衰老进化的计算机模型

生物衰老的特征是死亡概率的年龄依赖性增加以及生殖能力的下降。个体年龄依赖的存活率和繁殖率对种群动态有强烈影响，且决定存活与繁殖的遗传元件在生物整个生命周期中受到不同的选择力。在此，我们开发了一个高度通用的基因组进化数值模型——涵盖无性与有性——用于具有重叠世代的虚拟个体种群，其中影响不同生命阶段存活与繁殖率的遗传元件可因突变和选择而自由进化。我们的模型概括了自然种群的若干涌现性质：在稳定条件下发展出更长的生殖寿命，在不稳定环境中存活与繁殖更短。更快的衰老是不稳定种群中纯化选择强度降低的结果，这些种群有大部分基因组累积了有害突变。与恒定资源下的有性繁殖种群不同，无性繁殖种群未能发展出死亡率的年龄依赖增加和繁殖率的下降，从而逃避了衰老。我们的模型提供了一个强大的 in silico 框架，用于模拟种群和基因组在生物衰老背景下的变化，并开启了表征真实种群如何进化其特定衰老动态的新分析机遇。