Ограничения отбора для адаптивных блужданий на коррелированных ландшафтах

Адаптация в значительной степени зависит от эффектов новых мутаций и их зависимости от генетического фона, в котором они возникают. Эти два фактора можно обобщить с помощью ландшафта приспособленности. Однако определение и анализ ландшафтов приспособленности потребовали бы тестирования всех мутаций на всех генетических фонах, что делает такие исследования в основном недоступными. Вместо постулирования конкретного ландшафта приспособленности мы рассматриваем общие классы ландшафтов и вычисляем верхнюю границу времени, необходимого популяции для достижения пика приспособленности, тем самым устраняя необходимость в полном знании ландшафта приспособленности. Мы анализируем популяции в режиме слабой мутации и характеризуем условия, позволяющие им быстро достигать пика приспособленности, в зависимости от числа сайтов под действием отбора. Мы показываем, что для аддитивных ландшафтов существует критическая сила отбора, позволяющая популяциям достигать генотипов с высокой приспособленностью независимо от распределения эффектов мутаций. Этот порог масштабируется с числом сайтов под действием отбора, фактически устанавливая предел адаптации, и обусловлен неизбежным усилением давления вредных мутаций по мере адаптации популяции в пространстве дискретных генотипов. Кроме того, мы показываем, что для класса всех унимодальных ландшафтов это условие является достаточным, но не необходимым для быстрой адаптации, поскольку в некоторых высокоэпистатических ландшафтах критическая сила не зависит от числа сайтов под действием отбора, что фактически устраняет этот барьер адаптации.