一個古代人要留下基因到今天,有多大概率?

自從有了小菠蘿,生活變得忙碌而又充實了起來。作為一名老博士黨員,我有著響應黨和國家的號召的政治覺悟,又希望我的優秀基因能夠傳承下去,再者憧憬著兒女繞膝的天倫之樂,我向老婆提出了要二胎的想法。

出乎我意料,老婆的反饋是「王之蔑視」——「一句話,不生」。

首先駁回的就是我的「基因論」,老婆主張「隨著時間的流逝和遺傳代數的增加,你的基因存在的概率會越來越低,反正很快就會消亡的。」

這怎麼行,這樣我的新時代中國特色社會主義理想目標就無法實現!我決定要「以理服人」

為此,我特別拜讀了英國演化理論學者理查德·道金斯的《自私的基因》,吸納了書中的精粹思想。同時,我回顧了在THU時代Prof. YU傳授的演化演算法。

(抱歉,我找不到更好的圖了,還有其實這個問題跟演化演算法沒半毛錢關係,這裡只是為了虛張聲勢)。

我需要建一個模型來模擬種群在人類發展歷程中的演變過程,用編程實現。好了,Action了。

由於人類繁殖是需要兩性配合(我沒寫錯,交配和交合,簡稱「配合」),普通染色體和X染色體在遺傳過程中並不是完全複製的,只有Y染色體的遺傳是(除了變異),所以為了簡化模型,實際上模型只適合於父系後代的Y染色體基因。


--初始-- 人口,初始背景設置在秦,查了一下秦時總人口數量大致在3000萬,模型中取萬分之一(抱歉選大了電腦實在跑不動),男女比假設是1:1。所以我們的初始人數是1500人,每個人都有個ID,1-1500。

年齡,初始種群的年齡分布假設服從指數分布,平均年齡20歲。每個人正常死亡的平均壽命40歲,標準差10歲。

資源,由於是人口模擬,資源就直接等效為人口上限。初始人口上限設置為人口2倍,也就是3000人。人口可以超過資源,但是會有懲罰機制。

(上面這些數值都是我毛估估的)


--演化-- 生育,生育率rb,每年在15-45歲人群中隨機選擇比率為rb的人口生育下一代,子代繼承親代的ID。個體生育年齡為30年,考慮到初期死亡率也較高,設置初始的生育率為20%。人口大於資源110%時,生育率降低20%;人口小於資源90%時,生育率增加20%。

死亡,死亡分為兩種,一種是正常死亡,也就是壽終正寢,年齡大於壽命就自然死亡了。第二種是意外死亡,意外死亡率rd,在所有人群中隨機選擇比率為rd的人口直接死掉。古代生存環境比較惡劣,設初始死亡率設為10%。

(上面這些數值也是我毛估估的)


--特殊情況-- 戰爭,隨機分布,約五十年一遇。戰爭死亡率rw,戰爭導致15-55歲人口損失比率rw。初始戰爭死亡率50%。另外,每次戰爭導致資源縮水10%。

瘟疫,隨機分布,約五十年一遇。瘟疫死亡率rp,瘟疫導致20-30歲之外人口損失比率rp。初始瘟疫死亡率也是50%。同樣,每次瘟疫導致資源縮水10%。

饑荒,人口總數大於資源2倍時時觸發。其他與瘟疫相同。

科技,隨機分布,約五十年一遇。科技突破出現後,平均壽命加1,當前種群整體壽命加1,生育年齡範圍加1。意外死亡率、戰爭死亡率和瘟疫死亡率(饑荒死亡率)降低2%。資源增加20%。

(上面這些數值還是我毛估估的)


----運行結果----

首先看一下總體人口數量,在這個模型里人口基本是壓著資源線變化的。有波動但整體是上升趨勢。

再看看我們關心的基因存活概率,總的ID數從一開始的1500,運行了3000年後只剩下26個,僅存1.73%,這不反而證明老婆的正確性?

不行,我得從這個模型找出支撐我結論的論據。事實上,最先的一段時間淘汰比較快,在運行了200年後ID數基本已經穩定下來了。一方面,最開始人口總數少,遇到特殊事件會有大批量地ID直接消失,另一方面,最初每個ID對應的人口很少,抗風險能力很差。後期佔比固化後已經存活下來的ID就不太容易被淘汰了。

現在太平盛世,特殊事件少,這個不是問題。抗風險能力,不就需要靠多生育來保障嗎!!!

咱們看看人生贏家「ID205」,他的後代在最後佔比最大,可以看出其人口發展趨勢和整個人口發展趨勢相關性很大。

做了一個各ID佔比的動圖,可以看到200年後,也就是公元0年左右開始,各存活下來的ID佔比已經基本穩定了。

再附一個人口年齡分布的動圖。

「你怕是瘋了」——簡單而又有力的回應。這註定是一場無果的斡旋,擺在菠爸面前的有兩種選擇:

1)放棄二胎念頭。這肯定是不行的,菠爸沒有這麼容易屈服。

2)細細一想,古人可不一定只有一個老婆呢~~這想必是一種妥善的解決思路,我把這個想法跟我老婆深刻交流了下……

什麼?你問我後來怎麼樣了?

當然是da成了一致啊,不然工作緊張忙碌的我怎麼有時間在輪椅上寫這篇文章呢?


完。


推薦閱讀:

編程與邏輯思維
Matplotlib中控制子圖的間距
個人的努力在時代的進步面前不值一提
如何後台掛爾雅通識課?

TAG:編程 | 二胎 | 家庭矛盾 |