水平转移基因进化的数学建模

我们描述了一个微生物群体中水平转移基因进化的随机出生-死亡模型。该模型是Berg和Kurland描述的随机模型的推广，包含五个参数：突变失活率、选择系数、迁入率（即新序列从受体群体外部到达的速率）、群体内水平传播率和群体大小。Berg和Kurland的模型包含四个参数，即突变失活、选择系数、群体大小和传播率。然而，在结果解释中忽略了传播的影响，总体结论是水平获得的序列只有在赋予受体相当大的选择优势并因此受到强正选择时才能在群体中固定。相比之下，对当前模型在不同参数值域的分析表明，只要群体内水平传播率与突变失活率相当，并且即使存在较低的迁入率，水平获得的序列即使在中性或轻微有害的情况下也可以在群体中固定或至少持续很长时间。现有的生物学数据强烈表明，至少对于某些原核生物物种和环境，激烈的群体内甚至群体间基因流动是现实的。因此，我们的建模结果与水平基因转移在原核生物进化中起关键作用的观点相容。