В популяционной генетике идеализированная популяция — это та, которую можно описать с помощью ряда упрощающих предположений. Модели идеализированных популяций либо используются для создания общей точки зрения, либо они подгоняются под данные о реальных популяциях, для которых предположения могут не выполняться. Например, теория коалесценции используется для подгонки данных под модели идеализированных популяций. [1] Наиболее распространенная идеализированная популяция в популяционной генетике описана в модели Райта-Фишера после Сьюэлла Райта и Рональда Фишера (1922, 1930) и (1931). Популяции Райта-Фишера имеют постоянный размер, и их члены могут спариваться и размножаться с любым другим членом. Другим примером является модель Морана , которая имеет перекрывающиеся поколения , а не неперекрывающиеся поколения модели Фишера-Райта. Сложность реальных популяций может привести к тому, что их поведение будет соответствовать идеализированной популяции с эффективным размером популяции , который сильно отличается от размера популяции по переписи реальной популяции. Для половых диплоидов идеализированные популяции будут иметь частоты генотипов, связанные с частотами аллелей в соответствии с равновесием Харди-Вайнберга.
В 1908 году Г. Х. Харди и Вильгельм Вайнберг смоделировали идеализированную популяцию, чтобы продемонстрировать, что при отсутствии отбора, миграции и случайного генетического дрейфа частоты аллелей остаются постоянными с течением времени, а при наличии случайного спаривания частоты генотипов связаны с частотами аллелей в соответствии с биномиальным квадратичным принципом, называемым законом Харди-Вайнберга. [2]
Хороший пример использования идеализированной модели популяции при отслеживании естественных условий популяции можно найти в исследовании Джо Романа и Стивена Р. Палумби (2003). Используя данные о генетическом разнообразии , они задались вопросом: восстановились ли популяции североатлантических больших китов достаточно для коммерческого китобойного промысла? Для расчета генетического разнообразия авторы умножают долгосрочный эффективный размер популяции самок на два, предполагая соотношение полов 1:1, а затем умножают на скорость замены митохондриальных генов на поколение. Сделав несколько предположений в соответствии с соотношением полов и количеством молодых особей, они смогли вычислить, что в отличие от исторических записей, современные популяции китов далеки от промыслового диапазона. [3]
Идеализированные модели популяций могут не только предоставить нам информацию о современных условиях популяций, но и полезны для выявления естественной истории и динамики популяций в прошлом. Используя идеализированную модель популяций, Андерс Эрикссон и Андреа Маника (2012) проверили гипотезу о архаичной человеческой примеси с современными людьми . Авторы сравнивают последовательности геномов двух человеческих популяций, неандертальцев и шимпанзе. Эрикссон и Маника создали модель переходного камня, в которой Африка и Евразия представлены как ряд популяций одинакового размера. Они пришли к выводу, что в модели переходного камня, в которой европейцы могут обмениваться генетической информацией с азиатами, а не с африканцами, сходство между геномом неандертальца и евразийца можно объяснить структурой древних популяций. [4]
Использование моделей также позволяет выполнять симуляции , в том числе на основе кремния, для выдвижения гипотез об эволюционных результатах. Например, PopG — это бесплатная компьютерная программа , способная моделировать одновременную эволюцию популяций на основе модели Фишера-Райта. Идеализированная модель популяции также может использоваться в нескольких простых симуляциях, разработанных для образования. Итак, Чарльз Дарвин: сможете ли вы выжить? Моделирование предназначено для ознакомления широкой общественности с концепцией естественного отбора. Другим примером является симулятор генетического дрейфа (требуется обновленная версия Java), который предназначен для визуализации влияния генетического дрейфа на естественные популяции.