突变选择偏向经验适应度景观的结构

进化可以被视为发生在适应度景观中，其中每个基因型都对应一个适应度值。这一抽象概念推动了大量研究工作，旨在量化具有不同数量和类型位点间相互作用（统称为上位性）的随机适应度景观的统计性质。近年来，用于测量数千种基因型表型的新型高通量实验技术，有望将这一理论与实际数据联系起来。然而，尽管数千种基因型已相当可观，相对于基因型空间的规模而言仍然很小。此外，实验通常考察的是适应度景观中一个高度非随机的子集。例如，一种常见的实验方法是：对于相差 \(M\) 个突变、且 \(M\ll L\) 的祖先序列和进化后序列，生成二者之间全部 \(2^M\) 个可能的序列中间体。 在此，我们考察这样一个问题：在几种得到广泛研究的随机景观模型中，依据不同抽样方案构建的经验景观，其统计性质在多大程度上能够重现全局景观中随机子集的统计性质。我们发现，在大多数景观中，选择沿适应性轨迹发生的突变，会相较于随机适应度景观夸大低阶上位性所解释的方差，减少局部峰值的数量，并增加可达路径的数量。另一方面，选择最有利或最有害的突变，则会导致这些统计性质发生偏离，而偏离程度更大程度上取决于全局景观中的上位性水平。随后，我们利用若干大规模突变数据集，在更为现实的情境下模拟抽样方案所产生的影响。

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可以将进化视为发生在适应度景观中，其中每个基因型都对应一个适应度值。这一抽象概念推动了大量研究，人们试图量化具有不同位点间相互作用类型和程度的随机适应度景观的统计性质，这些相互作用通常被统称为上位性。测量数千种基因型表型的新型高通量实验技术，有望将这一理论与数据联系起来。然而，尽管数千种基因型已经相当可观，但相对于基因型空间的规模而言仍然很小。此外，实验通常测量的是适应度景观中高度非随机的子集。例如，一种常见的实验方法是，针对祖先序列与进化序列之间存在 \(M\) 个突变且 \(M \ll L\) 的情况，生成二者之间全部 \(2^M\) 个序列中间体。

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本预印本依据 CC-BY 4.0 国际许可协议提供。

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发布于 2026 年 10 月 02 日。

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突变选择偏倚经验适应度景观的结构

Caelan Brooks、Michael M. Desai、Maryn O. Carlson

bioRxiv 2026.09.28.754994； doi： https://doi.org/10.64898/2026.09.28.754994

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Caelan Brooks、Michael M. Desai、Maryn O. Carlson

bioRxiv 2026.09.28.754994； doi： https://doi.org/10.64898/2026.09.28.754994

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.28.754994v1?rss=1

🏷️ 适应度景观 突变选择偏向 上位性 适应性进化 可达路径 经验景观抽样