最简者生存：微生物演化中复杂性的代价

微生物和病毒生物的演化经常产生克隆干涉，这是种群内遗传克隆间的一种竞争模式。在本文中，我们表明干涉强烈约束了演化系统的遗传与表型复杂性。我们的分析使用了生物物理学基础的演化模型来描述生物体的定量分子表型，例如基因的折叠稳定性和酶活性。我们发现了一种无性演化的通用模式，称为表型干涉，对系统生物学具有深刻含义：它将单个基因的稳定性和功能与种群的全局演化速度耦合起来。这种模式在适用于微生物种群的广泛演化参数范围内发生。它产生针对基因组复杂性的选择，因为突变的适应度代价随基因数量增加而快于线性增长。重组可以产生一种独特的有性演化模式，消除这种超线性代价。我们表明，正选择可以驱动从无性演化到兼性有性演化的转变，为性的演化提供了一个具体的、生物物理学基础的场景。在更广阔的背景下，我们的分析表明微生物生物体的系统生物学与其演化模式紧密交织。