突變率的提高對生物的進化是有利的還是不利的?
近期在玩一個遊戲進化小車(進化小車 漢化版,BoxCar 2D)這款遊戲就是利用進化演算法來展現小車進化的過程,通過調整參數,來使小車最終達到完美形態。
聯想到生物進化,是否提高突變率就能更有利於提高生物進化能力呢?
突變率為零肯定是不好的,那時就不會有演化發生了,物種特性就是恆定的了
突變率升高的時候,就要考慮種群數量。有害突變比中性和有益突變要多,所以突變率升高時,就必須考慮有害突變帶來的死亡率升高。這時需要較大的種群基數才能支持種群在全部個體死亡之前能夠產生有益突變。
上一條要做進一步推論,因為如果在一個恆定的環境下,有害突變只會造成個體的傷殘死亡。而所謂的「有益突變」,由於沒有新的選擇壓力進行篩選,因此仍然表現為中性突變,而不會提升適應度,因此,在一個恆定的環境下,突變率升高會使種群適應度下降,這個意義上說是有害的。(這裡的環境選擇壓力是理想化的非生既死的強選擇壓力,如同抗生素環境下的耐葯菌株產生過程,但實際中大多數的環境壓力沒有那麼強,不足以直接抹除掉未突變個體,要注意)因此,如果在足夠大的種群規模下,突變率升高,環境恆定,則有害;突變率升高,環境變化,則有利。
所以一切都要看情況
(當然,上面的過程中,運氣永遠都是一個微妙而不可控的參數)
補充點材料:
在涉及到兩個以上物種相互作用時,有兩個理論一個是紅皇后理論,適用於antagonism,一般翻譯成拮抗,其實應該是指一切偏利或偏害的關係,如捕食、寄生。這種關係中,演化速率快(evolutionary rate,不能,但暫且把它等同於變異率)的物種獲得的優勢更大,這個名字的來源是紅皇后對愛麗絲說的「你只有拚命的跑,才能停在原地不動。」說物種間的軍備競賽就好理解了。一個是紅國王效應,適用於互利共生,比如螞蟻和蚜蟲啊,動物和腸道微生物啊什麼的。這種關係中,演化速率慢的物種獲得優勢大。因為這個理論出來的晚些,所以起了個跟紅皇后相對的名字。
至於怎麼推出來的感興趣的話可以去找論文看,我看了看沒看懂,只記住了個結論要跟環境相配的,環境穩定,變異率小點好。環境變動頻繁,那麼多點好~
突變沒有選擇性,基因可能產生幾千萬種突變。這些突變中絕大多數都是致死性的。生物會直接死亡。
剩下來一些非致死性的突變,雖然生物會活下來,但他們的結構功能與原先已經不一樣。它們要接受自
然界的考驗,從新適應環境。
最後只有極其少數的個體能活下來,繁衍後代,把他們獲得的突變性狀傳遞給後代。
雖然它們存活了下來,但並是說這些突變就一定是有利的或是沒有影響的,因為很多突變是極其細微的,
很難再一代或幾代生物個體中體現它的劣勢或優勢。只有在漫長的生命史中,有利的突變會是個體獲得
一些生存優勢,更容易繁衍下去,而突變基因則會在群體中佔有越來越多的比重,最終取代原來的基因,
這就是所謂的進化。反之,有弊的突變基因會被淘汰。
所以,從進化的角度來看,突變率的提高是有利的,因為進化只看結果。只要有個體活下來,而且突變
基因來帶的變化更能適應化境,基因一代代延續下去就是有利的。
但是從個體的角度來看,突變率的提高是有害的,因為有利的突變很難再個體上體現,而有害的突變則
顯而易。並且有害的突變還是所有突變的絕大多數。
不懂進化演算法
繁殖,進化和選擇,此三者包含了個體(種群)和環境的行為作用。
個體要繁殖,繁殖就會出差錯,也就是突變,突變有正突變和負突變,這裡所謂的正負就是針對環境而言,適合生存的,就是正,反之為負,正被選擇,負被淘汰,被選擇的留了下來,適應了變化的環境,這就是物種的進化。而這一切的一切都是繁殖,沒了繁殖,談何選擇,有毛進化? 題主說的突變對進化是否有利,這個很難講,因為總的來說突變對一個物種一般是弊大於利,如果一旦你的某個鹼基複製出現差錯,哪怕只有一個,也會出現密碼子錯亂,導致氨基酸改變,蛋白不同,比如地中海貧血症。 但是基因,個體和環境是密不可分的,也就是高中生物經常講的那句話,表現型是基因型和環境相互作用的結果。進化是緩慢的,突變率是極低的(約10的-6次方,忘記了),而這一切都有環境決定你的去留。打個比方,一個高富帥,不需要怎麼改變,天生的環境就是他前進的最優條件,稍微一努力,就比一般人強上百倍,為什麼?環境有利。而我們這些低級窮逼呢?再特么怎麼努力,再怎麼想進化,只能做一個中等或者高級窮逼,這就是環境的部分作用,當然不排除那些逆襲成功的以上純屬一家之言,歡迎不同意見者,多噴!
進化演算法中,優良子代的產生主要還是通過選擇優良個體以及進行交叉來實現的。突變率一般都不高(0.02到0.1)。突變率太高了,不太利於優良子代的保留。
突變是隨機的,而且在一個種群中是大量進行的。種群之中,突變後更適應環境的個體,生存能力更強,也就更能夠把自己的突變基因通過繁殖保留下來。。那些突變失敗的都被淘汰了。
推薦閱讀:
※有什麼東西好吃但是卻有毒?
※有哪些罕見又美妙的植物?
※如何才可以把做有機實驗描寫出江湖的感覺?
※如何看待人在心情不好的時候會借酒消愁這一現象?
※人類究竟是進化了還是退化了?