Модель эволюции горизонтального генетического обмена (на примере естественной трансформации)

Моделируется популяция гаплоидных организмов, размножающихся бесполым путем. 100, 3, 20, 0.05, 0.1, 0.7, 200

Параметры модели:

Population size – размер популяции (количество взрослых организмов в каждом поколении),

Reproduction rate – число потомков, производимых каждым взрослым организмом в каждом поколении (произведя потомков, взрослый организм погибает),

Number of housekeeping genes – Число «генов» (или генных комплексов), соответствующих каким-либо жизнеобеспечивающим функциям организма. У каждого гена каждого организма есть величина fitness (F, приспособленность), показывающая, с какой эффективностью данный ген выполняет свою функцию. Изначально все особи в популяции получают значения F=100 для каждого гена.

Mutation rate – частота мутирования (на 1 ген). Мутации возникают при образовании потомков. Потомок получает гены родительской особи, причем с вероятностью mutation rate каждый ген может мутировать. Мутация делятся на полезные и вредные. Полезные мутации увеличивают fitness гена на случайное число в диапазоне от 0 до 1, вредные – снижают fitness гена на случайное число в диапазоне от 0 до 5.

Beneficial mutation rate (BMR) – доля полезных мутаций (например, при Beneficial mutation rate = 0.1 каждая мутация с вероятностью 0.1 будет полезной, с вероятностью 0.9 – вредной). Таким образом, при заданных здесь параметрах «средний вред» мутаций превышает их «среднюю пользу» в 45 раз (вредные мутации возникают в 9 раз чаще и приносят в среднем в 5 раз больше вреда, чем полезные – пользы).

Selectivity of deaths (SD) – степень зависимости смертности потомства от генов, а не от случая. Например, при Selectivity of deaths = 0.7 гибель молодой особи на 70% определяется суммарной приспособленностью ее генов, на 30% - случайностью.

Все молодые особи, родившиеся в данном поколении, ранжируются в порядке убывания величины SD * (Fi - MinFit) / (MaxFit - MinFit) + Rnd * (1 - SD), где Fi – суммарная F всех геннов данной (i-ой) особи, MinFit – минимальная, а MaxFit – максимальная приспособленность молодых особей в данном поколении. Первые PS особей из данного списка становятся взрослыми, остальные погибают. Тем самым реализуется зависимость смертности от сочетания генетических и случайных причин, причем вклад генетических причин равен SD.