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集団遺伝学 において、世代の重複とは、一度に複数の繁殖世代が存在する交配システムを指します。そうでないシステムでは、各繁殖世代が1回の繁殖シーズンのみ続く非重複世代（または離散世代）が存在します。成体が複数の繁殖シーズンにわたって繁殖する場合、その種は世代が重複していると考えられます。世代が重複している種の例としては、ヒトを含む多くの哺乳類や、季節的な環境に生息する多くの無脊椎動物が挙げられます。 [ 1 ]世代が重複していない種の例としては、一年生植物やいくつかの昆虫種が挙げられます。
世代が重複しないことは、進化が起こるためにハーディ・ワインベルグモデルで満たされる必要がある特性の1つです。これは非常に制限的で非現実的な仮定ですが、捨て去ることは困難です。[ 2 ]
ハーディ・ワインベルグの法則などの集団遺伝学モデルでは、種間で世代が重複しないことが前提とされている。しかし、自然界では多くの種で世代が重複している。世代の重複は例外ではなく、むしろ正常な状態と考えられている。
世代が重なるのは、長寿で何度も繁殖する種に見られる現象です。例えば、多くの鳥は数年ごとに新しい巣を作ります。そのため、子孫は成熟すると自分の巣を作り、親世代も再び繁殖することができます。世代が重なることの利点は、個体群内の世代の経験レベルの違いにあります。若い世代は、年上で経験豊富な世代から社会的な情報を得ることができます。[ 3 ]同様に、世代が重なることは利他的行動を促進する可能性があります。[ 4 ]
世代が重複しない種は、成体世代が繁殖期を1回終えると死んでしまう種に見られる。例えば、ある種が幼体としてしか冬を越せない場合、その種は必然的に世代が重複しない種となる。
世代が重複しない種のグループは、主に単世代昆虫と一部の一年生植物で構成されています。年に一度しか繁殖しない単世代昆虫の一例として、ドーソンズ・バチ（Amegilla dawsoni）が挙げられます。[ 5 ]
一年生植物は一シーズンで枯れてしまいますが、すべての一年生植物が世代の重複を全く持たないわけではありません。多くの一年生植物は、少なくとも1年間休眠状態を保つ休眠種子を含む種子バンクを持っています。これにより、一年生植物では世代の重複が可能になります。[ 6 ]
NB 一年生植物の栽培化により、種子の休眠期間が短縮されました。そのため、これらの栽培化された一年生植物は、世代が重複しません。[ 7 ]
種の世代が重複しているかどうかは、新しい世代の遺伝的多様性に影響を与える可能性があります。遺伝的浮動による集団の遺伝的変異の変化は、世代が重複している場合、重複していない場合と比べて2倍大きいことが示されています。[ 8 ]
有効集団サイズは進化生物学における重要な概念であり、推定が非常に難しいことで知られています。この数値を推定するモデルでは、多くの場合、種は世代が重複しないと仮定されます。世代が重複すると対立遺伝子頻度の時間的変動が複雑なパターンに従うため、これは有効集団サイズの推定に偏りをもたらす可能性があります。[ 9 ]
分子進化の中立理論[ 10 ]では、中立遺伝子の進化速度（置換速度）は個体群サイズの変動に影響されないことが示されている。しかし、これは離散的な世代を持つ種にのみ当てはまる。この場合、置換速度は突然変異率と等しい。このモデルに世代の重複を組み込むと、置換速度は個体群サイズの変動に応じて変化する。個体群サイズが小さい状態から大きい状態に移行し、生存確率が高い場合、および個体群サイズが大きい状態から小さい状態に移行し、生存確率が低い場合、置換速度は増加する。[ 11 ]
多くの実験では、種は重複しない世代のみで構成されていると想定されます。例えば、科学者が細菌株の遺伝子変異を調べたい場合、現在の世代（P）のすべての子孫（F1）を調べます。さらにその株の遺伝子変異を調べるために、F1世代の子孫のみで構成される次の世代（F2）を調べますが、最初の世代（P）は実験には使用されません。