Mathematical
Population Genetics and Evolution of Bacterial Cooperation
数学种群遗传学和细菌合作的进化
作者：Volker Hösel、Christina Kuttler and Johannes Müller
出版：World Scientific
索书号：Q347/H825/2020/ Y
ISBN: 978-981-120-549-1
藏书地点:武大外教中心
细菌的社会生活是最近研究的重点。细菌很简单，可以通过简单的运动获得能量，但仍然足够复杂，可以表现出合作、分工、对冲、相声和同步活动，以及丰富多样的社会特征。进化理论的一个核心问题是解释为什么这种社会生活确实发展了，以及为什么这些系统是进化稳定的。本书向读者介绍了进化论，涵盖了经典模型和最新发展。所开发的理论用于代表对社会细菌的最新理解。
在开始之前，我们先介绍一些基本概念和术语。任何熟悉建模基本概念的人都可以很容易地省略本章，但对于不是很熟悉基础概念的读者来说可能有用。
中性进化研究与既没有优势也没有劣势的突变相关的进化过程。当 Wright、Fisher、Hardy、Weinberg 和 Kimura 等人研究中性模型并提出基于中性模型分析数据的方法时，许多生物学家一直持怀疑态度。当时，有一种强烈的观念，即任何合理的突变都会带来一定的适应度效应。尽管如此，中性模型确实证明是有用的，并为其适用性提供了强有力的证据。如今，它们被生物界普遍接受。
到目前为止，我们专注于中性进化：所有个体都具有相同的适应度。现在我们合并健身差异。也就是说，一些个体（平均而言）比其他个体产生更多的后代。例如，这一事实可能是由较高的出生率或存活率引起的。然而，在本章中，我们只考虑与频率无关的选择。即个体的适应度略有不同，而这种差异不取决于其他个体或种群的状态。一个典型的案例可能是囊性纤维化：一个拥有两个非功能性等位基因拷贝的人通常不会有孩子。这个事实与人口结构无关，但原因只是这个人的生化。稍后，我们将把现象视为合作。在这种情况下，一个人的适应度还取决于群体中合作者的数量。这种情况选择是频率相关的。本章的调查将使我们以后能够清楚地区分个人合作的后果和不同类型个人的后果。
到目前为止，我们考虑的选择效应主要集中在单个个体上，而忽略了群体内大多数可能的相互作用。这种方法是合适的，例如，如果一个基因有缺陷，并且突变体不能有效地吸收营养。在这种情况下，这种劣势与人口结构无关。如果我们考虑公共物品生产（某些资源仅由 A 类个人生产，但可以由 A 类和 B 类个人消费），那么显然这种公共产品的数量取决于人口中 A 类个人的数量. 也就是说，A 型和 B 型个体的选择性优势/劣势本质上取决于人口状况。
上面得到的结果表明，同质种群中合作的出现很难从进化的角度来解释。在大多数情况下，作弊者和叛逃者能够在竞争中胜过合作者。在本节中，我们向更逼真的模型迈进了一步。大（细菌）种群不是同质的，而是由当地社区的较小单位构成。合作理论的一个重要方面是这种大量人口的地方组织。
Price开发了一种系统方法，如何在多层次框架中处理有限的总体。我们在下面推导出的他的方程是一种方便的簿记方式。它允许制定各种模型。价格方程预测了房产的均值将如何随着时间的推移而发展。
自适应动力学（一个很好的介绍参见，例如，[Diekmann (2004)]）是一种不同的研究进化动力学的方法。重点是两个时间尺度（生态/流行病学时间尺度和进化时间尺度）的分离。此外，与 Hardy-Weinberg 方法相反，例如，不是基因型而是表型是中心。表型以实数为特征，即所谓的性状（例如，个体的平均大小）。首先，仅在一种表型的生态时间尺度上研究该系统。这种表型被称为“居民”。大多数情况下，系统（具有这种表型的环境）趋于平衡。现在，出现了一个罕见的突变体。与生态时间尺度相比，突变体出现的时间间隔很长——突变体出现在进化时间尺度上。在许多模型中，这种突变体并不直接与居民互动，而是突变体面临着由居民决定的环境。这种环境中的突变体可能无法传播或传播。通常（并非总是），最初的稀有突变体如果能够传播，就会在竞争中胜过居民，最终居民会消失；变种人接管并成为新居民。进化做了一步。在这种推理中，时间尺度的分离是必要的（在常驻和突变体之间的竞争阶段，没有其他突变体进来）。第二个基本假设是突变产生与居民接近的特征。性状的大幅跳跃不会发生，但是变种人面临着由居民决定的环境。这种环境中的突变体可能无法传播或传播。通常（并非总是），最初稀有的突变体如果能够传播，就会在竞争中胜过居民，最终居民会消失；变种人接管并成为新居民。进化做了一步。在这种推理中，时间尺度的分离是必要的（在常驻和突变体之间的竞争阶段，没有其他突变体进来）。第二个基本假设是突变产生与居民接近的特征。
在最后几章中，我们讨论了许多基本的进化力量及其影响。我们还讨论了进化背景下合作的主要思想：如何在原型模型（博弈论）中制定合作，合作问题（团体利益与个人利益之间的冲突，也称为公地及其变体），以及可能的解决方案（特别是亲属选择和多层次进化）。
在介绍中，我们确实提出了几个问题。现在，最后，将我们的注意力再次转向这些问题可能是个好主意。我们特别询问是否有细菌合作，以及如何解释这种情况下的合作。此外，我们询问这些考虑是否与我们理解从蜜蜂、脊椎动物到人类等更高组织形式的合作有一定的相关性。
《数学种群遗传学和细菌合作的进化》一书于2020年由World Scientific出版，Volker Hösel、Christina Kuttler and Johannes Müller。
《数学种群遗传学和细菌合作 的进化》一书中，研究人员介绍了种群遗传学在细胞相互作用的技术和方法，重点是最近的技术发展，讨论的主题主要包括九个章节。《数学种群遗传学和细菌合作的进化》一书从各个方面讲解了数学种群遗传学和细菌合作的进化的基础内容和研究方法，旨在为想要进一步研究数学种群遗传学和细菌合作的进化的研究人员提供简明易懂的介绍以及方法技术指导。
《数学种群遗传学和细菌合作的进化》一书作为免疫学专业研究读物，观点新颖独到，内容饱满详实、语言浅显易懂， 除此之外，还包括一些其他的特点：
1、本书分为九个章节，既讲解了数学种群遗传学和细菌合作的进化过程的基础知识，还讲解了深入研究种群遗传学在细胞内的相互作用，是一本应用性很强的书籍，对于想要学习研究种群遗传学的研究人员来说是一本很有意义的指导书籍。
2、每个章节都是由相关领域的专业人士所撰写，因此，本书讲解既详细又专业，读者能够从中了解到种群遗传学相关的专业知识以及最新的前沿进展。
总的说来，《数学种群遗传学和细菌合作的进化》一书为想要了解种群遗传学的研究方法的人员提供了清晰的导读路径，作为种群遗传学领域的一本前沿研究图书，是一本值得为想要涉足该领域的人员推荐的专业书籍。
本书目录：
介绍
序幕
中性进化
频率无关选择
频率相关选择
多层次演化和价格方程
自适应动力学
细菌合作
结束语
附录 A：数学工具
附录 B：进一步说明
附录 C：词汇表
参考书目
指数
林岚 武汉大学生命科学学院 博士研究生