生物進化中的n-性別種群及其特點與推廣.pdf

1、從多少億年前生命剛剛起源，到現(xiàn)在生物圈的多彩多姿，生物的進化是一個漫長而神秘的過程。現(xiàn)如今人們希望能從基因的角度來研究生物進化的歷史，并通過生物個體間的基因遺傳關(guān)系將生物進化史上所有存在過的生物聯(lián)系起來。為了便于研究，人們傾向于用一種系統(tǒng)而直觀的方法來模擬生物進化的過程，而圖論中網(wǎng)絡(luò)圖的結(jié)構(gòu)能夠與此進行比較好的契合。
　　圖論中的圖一般由點和邊兩種元素組成，其中點用來表示研究對象，而邊用來描述對象之間的關(guān)系。將生物進化過程中所有存

2、在過的生物看做點，并用有向邊來描述生物之間基因的繼承關(guān)系，則可以用一個有向圖來構(gòu)成整個生物遺傳進化的歷史。
　　達爾文的理論認為地球上現(xiàn)存的生物都是由共同的祖先進化而來（有根），再加上基因的遺傳是不可逆的（無圈），說明生物遺傳進化圖應(yīng)當大致呈樹狀結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)生物學上通常用系統(tǒng)發(fā)生樹來描述生物間關(guān)系。然而在遺傳過程中，不同的生物體之間可能發(fā)生基因上的交錯，比如基因水平轉(zhuǎn)移(LGT)或雜交，因此生物遺傳進化圖不會是一個純粹的樹圖，而是在

3、一定范圍內(nèi)呈現(xiàn)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，最終人們認為其應(yīng)該呈現(xiàn)為一種“類樹狀”結(jié)構(gòu)。
　　2012年，SamuelA.Alexander提出了一種n-性別種群結(jié)構(gòu)，這是一個能較好描述某一性別數(shù)目為n的物種種群內(nèi)部遺傳關(guān)系的類樹狀結(jié)構(gòu)。若一個無限序列s=(s1，s2，…)∈{1，…，n）N在任一個無限n-性別種群中都可以被某條有向路實現(xiàn)，則稱其為生物不可避免序列，否則稱為生物可避免序列。這兩種序列在n-性別種群中都是存在的。
　　由于n-性別

4、種群結(jié)構(gòu)能夠很好的描述種群內(nèi)個體間的遺傳關(guān)系，我們希望能夠?qū)⑦@一結(jié)構(gòu)應(yīng)用于對整個生物遺傳進化史的描述。根據(jù)奈特-達爾文（氏）法則的描述，一直自繁殖的生物是不存在的，故在生物進化過程中，物種的性別數(shù)目可能會發(fā)生變化，因此，若要將n-性別種群結(jié)構(gòu)推廣到整個生物進化過程，勢必要對其結(jié)構(gòu)進行一定的改動。
　　本文將介紹n-性別種群結(jié)構(gòu)這一概念，證明在這一結(jié)構(gòu)中最終呈現(xiàn)周期性的序列都是生物不可避免的，同時證明生物可避免序列的存在性。為了將其