快速进化可能导致波动环境中的适合度权衡

在波动的环境中，新突变的命运取决于它们在多种环境条件下所经历的适合度权衡。当突变彼此独立竞争时，这类权衡所受到的选择已得到较为充分的理解；然而，对于多个突变同时发生竞争这一更具经验现实意义的情形，我们所知甚少。在此，我们建立了一套理论，用于预测快速适应的种群如何在许多相互连锁的遗传位点上对适合度权衡进行选择。我们推导出解析表达式，揭示这些突变的固定概率如何取决于其潜在的适合度权衡、环境变化的时间尺度，以及它们随时间产生的后续突变。我们发现，在大种群中，连锁突变之间的竞争可能强烈偏向携带更大适合度权衡的突变，即使这些突变具有较低的几何平均适合度。我们表明，这种“专化者优势”源于瞬时获益提高了产生后续突变的速率；即使局部环境条件发生转变，这一效应仍会随时间持续累积。我们还证明，成功的谱系会获得时机恰当、似乎能够预见未来环境的突变，从而提高适应速率。这些结果揭示了大种群如何在随时间波动的环境中平衡相互竞争的需求，并为解释诸多自然与实验情境下的适合度权衡提供了基准。

在波动的环境中，新突变的命运取决于它们在多种环境条件下所经历的适合度权衡。当突变彼此孤立地竞争时，对这些权衡的选择机制已得到充分理解；然而，在多个突变同时发生竞争这一更具经验现实意义的情形下，相关认识则少得多。在此，我们建立了一种理论，用于预测快速适应种群如何在多个相互连锁的遗传位点上对适合度权衡进行选择。我们推导出了分析表达式，揭示这些突变的固定概率如何取决于其潜在的适合度权衡、环境变化的时间尺度，以及它们随时间产生的后续突变。我们发现，在大种群中，连锁突变之间的竞争能够强烈偏向携带更大适合度权衡的突变，即使这些突变具有更低的几何平均适合度。我们表明，这种“专长者优势”源于短暂的适应益处会提高产生后续突变的速率——即使局部环境条件发生转变，这一效应仍会随时间不断累积。我们还证明，成功的谱系会获得时机恰当的突变，表现出仿佛能够预见未来环境的特征，从而提高适应速率。这些结果揭示了大种群如何在随时间波动的环境中平衡相互竞争的需求，并为解释许多自然和实验情境中的适合度权衡提供了基线。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.01.748641v1?rss=1

🏷️ 适合度权衡 波动环境 快速适应 连锁突变 突变竞争 专化者优势