基因组异质性驱动物种演化

构成复杂生物体的大部分 DNA 是非编码的，并被定义为垃圾 DNA。即便是编码部分也由对表型影响各异的基因组成。因此，随机突变对个体适应度的影响强烈依赖于其发生的 DNA 区域。这种异质组成应与演化过程相关联，然而其方式尚属未知。在此，我们研究了一个生态系统演化的最小模型，其中两个拮抗物种在格点上为生存而竞争。每个个体拥有一个玩具基因组，编码其表型。种群的基因库随时间变化，这是由于基因上的随机突变（熵力）以及与环境和个体间相互作用（自然选择）所致。我们证明，每个基因在表型显现中的相关性是演化的关键特征。在基因相关性均匀的情况下，会观察到突变熔塌。自然选择将生态系统淬灭于一个非平衡态，该态缓慢漂移，降低适应度并导致物种灭绝。反之，若个体具有异质的基因相关性，自然选择战胜熵力，物种得以演化并提升其适应度。我们最终表明，异质性与空间关联共同导致了自发的同域物种形成。