biology

Эволюция и популяционная генетика

Механизмы, стоящие за разнообразием жизни — естественный отбор, генетический дрейф, мутации и математика популяций.

эволюцияестественный отборгенетикапопуляционная генетикадрейфЛотка-Вольтерра

Эволюция путём естественного отбора, впервые описанная Чарльзом Дарвином в 1859 году, — самая мощная объяснительная рамка во всей биологии. Но у Дарвина не было математических инструментов, чтобы сделать свою теорию точной. Всё изменилось в начале XX века, когда Рональд Фишер, Дж. Б. С. Холдейн и Сьюэлл Райт создали популяционную генетику — математическую теорию эволюции.

Популяционная генетика показывает, что эволюцию движут четыре силы: естественный отбор (различия в выживании и размножении), генетический дрейф (случайные колебания в малых популяциях), мутации (источник всех новых вариаций) и поток генов (миграция между популяциями). Взаимодействие этих сил определяет генетический состав каждой популяции на Земле.

Эти симуляции позволяют управлять фундаментальными параметрами эволюции и наблюдать изменения популяций в реальном времени. Смотрите, как естественный отбор доводит аллели до фиксации, как дрейф преобладает над отбором в малых популяциях, как хищник и жертва вечно осциллируют, и как модель многих ударов объясняет, почему рак — болезнь старения.

4 интерактивных симуляций

simulator

Симулятор генетического дрейфа

Модель Райта-Фишера: случайная выборка в конечных популяциях вызывает колебания частот аллелей, ведущие к фиксации или потере

simulator

Симулятор накопления мутаций и риска рака

Многоударная модель Армитажа-Долла: соматические мутации накапливаются с возрастом и определяют заболеваемость раком, с анимированной визуализацией ДНК

simulator

Симулятор естественного отбора

Интерактивная модель отбора Харди-Вайнберга — как различия в приспособленности изменяют частоты аллелей из поколения в поколение

simulator

Симулятор динамики хищник-жертва

Модель Лотки-Вольтерры: осциллирующая динамика популяций хищника и жертвы с визуализацией фазового портрета