具有随机单倍体融合能力的有性生殖的选择优势

本文建立了一套简化模型，用于描述单细胞二倍体生物的无性复制与有性复制。模型假设生物的基因组由两条染色体组成，当且仅当染色体等于某条主序列 $\sigma_0$ 时具有功能，否则无功能。生物的一级生长速率常数（即适应度）取决于其基因组中拥有零条、一条还是两条功能性染色体。对于无性复制的种群，给定细胞复制其两条染色体，并将遗传物质均匀分配给两个子细胞。对于有性复制的种群，给定细胞首先分裂为两个单倍体，进入单倍体库，融合成二倍体，随后通过正常的有丝分裂过程进行分裂。单倍体融合被建模为二级速率过程。当有性生殖的成本较小（以特征单倍体融合时间与特征生长时间的比值衡量）时，我们发现具有随机单倍体融合的有性复制比纯无性策略能带来更高的种群平均适应度。然而，无论有性生殖成本如何，我们发现具有选择性交配策略的有性复制比随机交配策略产生更高的平均适应度。该结果基于一个假设，即选择性交配策略相较于随机交配策略没有额外的时间或能量成本，文中对此假设进行了讨论。本文结果与先前的研究一致，表明在中等突变率、缓慢复制的生物以及高种群密度下，有性生殖更受青睐。