基因驱动传播波后沿的随机动力学

基因驱动等位基因会偏向性地遗传给后代。尽管存在适应度代价，它们仍能在野生型种群中固定，如果适应度代价很高，甚至可能导致目标种群的灭绝。然而，如果先前被驱动清除的区域被野生型个体重新定殖，这一结果可能会被阻止或延迟。在此，我们研究了一维空间中这些随机野生型重新定殖事件可能发生以及不太可能发生的条件。更准确地说，我们考察了确保最后一个携带野生型等位基因的个体被足够多的驱动纯合子个体包围，从而导致野生型重新定殖概率极低的条件。为此，我们对波内驱动等位基因的分布进行了确定性近似，并将野生型等位基因的分布分解为确定性部分和随机性部分。我们的分析和数值结果表明，野生型重新定殖事件的概率随着驱动个体适应度的降低和局部环境容纳量的减小而增加。数值模拟显示这些结果可扩展到二维空间。然而，迁移率的作用不太明确，但影响较小。我们进一步证明，在发生野生型重新定殖的情况下，后续驱动重新入侵的概率随着种群内禀增长率的减小而降低。总体而言，我们的研究为进一步分析灭绝性行波后沿的野生型重新定殖铺平了道路。