罕见有益突变可阻止穆勒氏齿轮

绝大多数突变是有害的，并通过净化选择被清除。然而，在有限的无性繁殖种群中，由于穆勒氏齿轮（Muller's ratchet）效应，净化选择无法完全阻止有害突变的积累：一旦最适基因型类群因随机漂变而丢失，便永远无法恢复。如果有害突变受到的选择压力较弱，穆勒氏齿轮将演变为突变“崩溃”，导致种群适应度迅速下降。显然，无性繁殖种群的长期稳定性需要有益突变的持续流入，以不断抵消弱有害突变的积累。本文提出，种群在静态环境中的稳定进化状态是一种动态的突变 - 选择平衡，其中有害突变的积累在平均意义上被有益突变的流入所抵消。我们认为，这种状态存在于任何种群大小 $N$ 和突变率 $U$ 下。假设有益突变和有害突变具有相同的适应度效应 $s$，我们计算了维持该平衡状态所需的有益突变比例 $\epsilon$。我们发现，即使在突变率高、选择压力弱的小种群中，极低的 $\epsilon$ 也足以维持稳定性。这或许可以解释线粒体及其他无性基因组的维持机制，并对这些种群中遗传多样性的预期统计特征具有启示意义。