A theory of the evolutionary dynamics caused by reciprocal feedback between evolutionary potential and phenotypic evolution.

由进化潜力和表型进化之间的相互反馈引起的进化动力学理论。

基本信息

批准号：
22K15163
负责人：
香川幸太郎
金额：
$ 1.66万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K15163/
关键词：
進化可能性確率過程中立進化雑種形成突然変異率進化理論

项目摘要

進化には遺伝的多様性が不可欠である。近年の研究から、集団に供給される遺伝的多様性の多寡が集団の表現型に依存して変化しうることが示されている。したがって、集団が持つ進化ポテンシャルと表現型進化の間にはフィードバック・ループが成立しうる。これを受けて本研究では「進化ポテンシャルと表現型進化のフィードバック・ループが表現型進化に方向性を与え、自然選択の不在下でも非ランダムなマクロ進化を導く」という新理論を提唱する。この目的を達成するため、二つの研究課題を進めた。【①基礎理論の構築】進化ポテンシャルと表現型進化のフィードバックが生み出す進化動態に関する基礎理論の構築を目指して、適応度に個体間差が無いと仮定し、突然変異率を進化しうる形質としたトイモデルによるシミュレーションを行った。その結果、進化動態を表現型空間中の軌跡として表現した時、低い突然変異率を実現する表現型領域に留まる時間が相対的に長くなる傾向が確認された。したがって、複数集団のアンサンブルでは突然変異率を低下させる方向へ進化する傾向が観察された。この現象の確率過程の手法による定式化も進めている。【②理論の具体例の提案】進化ポテンシャルと表現型進化のフィードバックが導く進化動態の具体例を提案することを目的に、交雑帯における交配形質（例：繁殖時期）の進化シミュレーションも行った。遺伝的に分化した系統間の交雑帯では、別系統由来のゲノムが混ざり合うことで多様な表現型を持つ雑種個体が生み出され、表現型の偶発的進化が促進される。しかし、交雑帯集団で交配形質の新奇な表現型の頻度がある時偶然増加すると、親系統との交配が起こらなくなり、その後は交雑による多様性の創出が停止する。このような生殖隔離形質の進化と交雑による進化ポテンシャルの相互フィードバックが、新奇交配形質の進化を通じた種分化を促進しうることが進化シミュレーションで確認された。

遗传多样性对于进化至关重要。最近的研究表明，提供给人群的大量遗传多样性可能会因人口表型而异。因此，反馈循环可以在人群的进化潜力与表型进化之间存在。为此，这项研究提出了一种新理论，即“进化潜力和表型进化的反馈回路为表型进化提供了方向，即使没有自然选择，也会导致非随机宏进化。”为了实现这一目标，提前了两个研究主题。 [1）基本理论的构建]旨在建立有关进化潜力和表型进化产生的进化动力学基本理论的目的，我们使用具有特征的玩具模型模拟，该模型允许进化突变速率得到进化，假设个体之间的适应性没有差异。结果，当进化动力学表示为表型空间中的轨迹时，已经证实，相对较长的时间在表型区域中保持了低突变率。因此，在多个人群的集合中观察到沿降低突变率的方向发展的趋势。我们还使用随机过程的方法来开发这种现象的表述。 [2）提出了理论的具体示例]我们还对跨区域中的交配特征（例如育种期）进行了进化模拟，目的是提出由进化潜力和表型进化的反馈引起的进化动力学的具体示例。在遗传学分化线之间的跨区域中，来自不同菌株的基因组混合在一起，产生具有不同表型的杂种个体，从而促进了表型的意外演变。但是，如果在跨区种群中某个时候增加了新型交配性状表型的频率，则不会发生与父母血统的交配，随后通过交叉创造多样性就会停止。进化模拟证实，通过生殖隔离性状和交叉的进化，这种相互反馈的进化潜力可以通过新颖的跨性状进化来促进物种。