发育噪声的缓冲为多倍体和二倍体杂种中的杂种优势提供了一种机制

利用一个关于多细胞发育的抽象计算模型，我表明，基因表达噪声对发育的不利影响会因倍性增加而被显著缓冲，这既体现在从单倍体到二倍体的转变中，也体现在从二倍体到四倍体的转变中。由于大型多细胞生物的发育至少需要数百万次个体细胞分裂以及多次细胞命运决定，因此大型生物体几乎不可能将表达噪声充分控制到足以防止所有与噪声相关的命运决定错误的程度。然而，对于任何给定的噪声耐受水平，更高倍性的细胞发生命运决定失败的可能性更低，这或许可以解释为何大型生物更倾向于具有二倍体体细胞阶段。 然而，倍性并不是噪声耐受性差异可能影响杂种优势的唯一机制。二倍体杂交体还可能由于表达噪声中等位基因相关性的消除而表现出发育稳健性。如果我们转换这一视角，与噪声相关的发育扰动则为近交衰退提供了一个中性的来源：全基因组范围内的序列相似性会诱导相关的基因表达噪声，从而降低发育稳健性，并使二倍体重新朝向单倍体发育保真度的方向回退。

利用一个关于多细胞发育的抽象计算模型，我表明，基因表达噪声对发育的不利影响会因倍性增加而得到显著缓冲，这种缓冲效应既体现在从单倍体到二倍体的转变中，也体现在从二倍体到四倍体的转变中。由于大型多细胞生物的发育至少需要数百万次单个细胞分裂以及多次细胞命运特化，因此大型生物几乎不可能将表达噪声充分控制到足以防止所有与噪声相关的命运决定错误的程度。然而，对于任何给定水平的噪声耐受性而言，更高倍性的细胞发生命运决定失败的可能性更低，这或许可以解释为何大型生物倾向于具有二倍体的体细胞阶段。

然而，倍性并不是噪声耐受性差异可能影响杂种优势的唯一机制。二倍体杂交体还可能由于表达噪声中等位基因相关性的消除而表现出发育稳健性。如果我们反转这一视角，与噪声相关的发育扰动则为近交衰退提供了一个中性的来源：全基因组范围内的序列相似性会诱导相关的基因表达噪声，从而降低发育稳健性，并将二倍体重新推回接近单倍体发育保真度的方向。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.05.27.728238v1?rss=1

🏷️ 发育噪声 杂种优势 倍性效应 发育稳健性 近交衰退 计算模型