# 种群瓶颈效应模拟器（杂合度衰减） 模拟种群瓶颈后的期望杂合度损失（确定性期望）。理想 Wright-Fisher 漂变下每代 H_{t+1} = H_t(1 − 1/(2N))，故 H_final = H₀(1−1/2Nb)^t × (1−1/2Nr)^g；调和平均有效种群大小 Ne = (t+g)/(t/Nb + g/Nr) 由最小瓶颈主导；相对基础群体的累积近交系数 F = 1 − H_final/H₀。对频率 p 的目标等位基因，单代瓶颈存活概率 = 1 − (1−p)^(2Nb)，稀有等位基因最先丢失。经典案例：北象海豹（1890 年代约 20 只幸存 → 近零变异）、猎豹、夏威夷雁、欧洲野牛、平格拉普环礁。来源：Wright 1931、Nei et al. 1975、Hartl & Clark 2007、StatPearls。仅供教学用途。 > 标准页面: https://elysiatools.com/zh/tools/bottleneck-effect-simulator - **分类:** Education - **关键词:** 瓶颈效应, 种群瓶颈, 遗传漂变, 杂合度损失, 有效种群大小, 近交, 遗传多样性, 保护遗传学, 群体遗传学, 遗传学 ## 概述 种群瓶颈效应模拟器根据初始杂合度、瓶颈期与恢复期种群规模及持续代数，计算期望终末杂合度、保留比例、累积近交系数、调和平均有效种群大小，并估算目标等位基因在单代瓶颈中的存活概率。结果基于理想 Wright-Fisher 漂变模型，仅供教学使用。 ## 输入项 - **初始杂合度 H₀** (number): Heterozygosity before the bottleneck (0 < H₀ ≤ 1). - **瓶颈期种群大小** (number): Census size during the bottleneck (Nb). - **瓶颈持续代数** (number): Number of generations spent at the bottleneck size (t). - **恢复期种群大小** (number): Census size after recovery (Nr). - **恢复期代数** (number): Generations spent at the recovery size (g; 0 to skip). - **目标等位基因频率** (number): Frequency p of a focal allele used for the one-generation bottleneck survival estimate. - **小数位数** (number) ## 适用场景 - 比较不同瓶颈种群大小和持续代数对遗传多样性损失的影响。 - 教学演示杂合度衰减、遗传漂变、近交系数与有效种群大小之间的关系。 - 评估特定频率目标等位基因在单代小种群瓶颈中的存活概率。 ## 工作原理 - 输入初始杂合度 H₀、瓶颈期种群大小 Nb 及持续代数 t。 - 输入恢复期种群大小 Nr 和恢复代数 g；将 g 设为 0 可跳过恢复期。 - 工具按 H_final = H₀(1−1/2Nb)^t(1−1/2Nr)^g 计算终末杂合度，并给出保留比例与 F = 1−H_final/H₀。 - 根据各阶段规模和代数计算调和平均有效种群大小 Ne，并按目标等位基因频率 p 估算单代瓶颈存活概率。 ## 使用案例 - 保护遗传学中，用不同瓶颈规模和持续时间比较北象海豹、猎豹等种群的遗传多样性损失情景。 - 群体遗传学课程中，展示瓶颈强度、近交系数和杂合度保留比例的定量关系。 - 研究准备阶段，快速估算目标等位基因频率与瓶颈规模对单代存活概率的影响。 ## 常见问题 ### 这个工具计算的是随机模拟结果吗？ 不是。工具计算的是理想 Wright-Fisher 漂变模型下的确定性期望，不是多次随机重复模拟。 ### 需要输入哪些参数？ 必须输入初始杂合度、瓶颈期种群大小与代数、恢复期种群大小与代数，以及目标等位基因频率。 ### 恢复代数可以设为 0 吗？ 可以。恢复代数设为 0 时，计算会跳过恢复期的杂合度衰减。 ### 工具会输出哪些指标？ 结果包括终末杂合度、杂合度保留比例、累积近交系数和调和平均有效种群大小；还会计算目标等位基因的单代存活概率。 ### 小瓶颈为什么会显著降低遗传多样性？ 每代杂合度衰减因子为 1−1/(2N)，种群规模越小，衰减越快；稀有等位基因也更容易在瓶颈中丢失。 ## 相关工具 - [氨基酸组成分析器](https://elysiatools.com/zh/tools/amino-acid-composition): 分析一条氨基酸序列的组成：20 种标准氨基酸各自的计数与摩尔百分数；分组统计（碱性 K/R/H、酸性 D/E、芳香族 F/W/Y、含硫 C/M、脂肪族 A/I/L/V、酰胺侧链 N/Q、羟基 S/T、其他 G/P）；按 Kyte–Doolittle 1982 疏水值计算 GRAVY 平均疏水指数（>0 偏疏水、<0 偏亲水，可溶性球状蛋白通常介于 −1 至 +0.3）；并附 ProtParam 平均质量表的分子量。歧义码（B/J/O/U/X/Z）单独计数、不计入百分比。来源：Kyte & Doolittle 1982、ExPASy ProtParam、Lehninger。仅供教学与实验规划。 - [蛋白质分子量计算器（按氨基酸序列）](https://elysiatools.com/zh/tools/protein-molecular-weight): 由氨基酸序列计算蛋白质分子量：MW = Σ平均残基质量 + H₂O（18.01524 Da），质量表与 ExPASy ProtParam 完全一致（A 71.0788 … W 186.2132）。输入大小写不敏感，自动忽略空白与 * - . 分隔符；歧义码（B/J/O/U/X/Z）不计入质量但会统计提示。结果为未修饰多肽链：不含信号肽切除、二硫键（每键 −2H）、翻译后修饰或标签。附 kDa、平均残基质量与链长。来源：ExPASy ProtParam（Gasteiger 2005）、Fasman 手册。仅供教学与实验规划。 - [限制酶切片段长度计算器](https://elysiatools.com/zh/tools/restriction-fragment-length): 估算限制酶消化后的片段大小：环状底物 n 个切点产生 n 个片段（绕原点环绕），线性底物 n 个切点产生 n+1 个片段。切点位置模式按逗号分隔的坐标精确计算各片段；切点数目模式按平均分布给出片段数与均值。附带随机 DNA 识别位点频率：4 碱基识别子约每 256 bp 一个、6 碱基约每 4096 bp 一个（REBASE/Sambrook），以及琼脂糖凝胶分辨率提示（<50 bp 可能跑丢）。来源：Sambrook & Russell 第 3 版、REBASE。仅供教学与实验规划。 - [转染效率计算器（GFP 阳性率）](https://elysiatools.com/zh/tools/transfection-efficiency): 按 GFP 阳性率计算转染效率：效率 = GFP 阳性细胞 ÷ 总细胞 × 100%。单次测量模式附带 Wilson 95% 置信区间（小样本时比正态近似更可靠）；多复孔模式输入平行的逗号分隔计数，输出各孔效率、均值与样本标准差（n−1）。判读分档：≥70% 优秀（HEK293/CHO 等易转染系）、30–70% 良好、10–30% 中等需优化、<10% 低需换方法（电转/病毒）。假设：同一 GFP 阈值判定、排除死细胞、瞬时表达 24–72 h 峰值读数。来源：Wilson 1927、Newcombe 1998、Kim & Eberwine 2010。仅供教学与实验规划。 - [有限状态机 Mealy Moore 卡诺图最小化教学器](https://elysiatools.com/zh/tools/finite-state-machine-mealy-moore-karnaugh-minimization-tutor): 逐步讲解自动机与组合逻辑：ε-NFA→NFA→DFA 子集构造、Moore 划分细化最小化、Mealy↔Moore 输出映射互转；卡诺图 Gray 排序分组与 Quine-McCluskey 素蕴含项 + 精确最小覆盖求最小 SOP。输出含 ASCII 状态图、转换表与每轮迭代。 - [词频表 SRS 牌组生成器](https://elysiatools.com/zh/tools/language-vocab-spaced-repetition-deck-generator): 粘贴双语词频表，导出 Anki 兼容牌组，自动把每条拆成识别 / 回忆 / 完形填空三类卡片，附带词性、IPA 与例句，并给出 SM-2 间隔预览。 - [角速度单位换算器（rad/s / rpm / deg/s / Hz）](https://elysiatools.com/zh/tools/angular-velocity-converter): 角速度/角频率单位互转：rad/s（SI 基准）↔ rpm（转每分，1=2π/60 rad/s）↔ deg/s（度每秒，1=π/180 rad/s）↔ Hz（转每秒，1=2π rad/s）。注意 Hz 用于角频率时指每秒一整圈，故 1 Hz=2π rad/s。经 rad/s 中转后输出目标单位，并列出全部四单位等值。参考：黑胶 33⅓ rpm≈3.49 rad/s、发动机怠速 ~800 rpm≈83.8 rad/s。 - [基础代谢率多公式对比（Mifflin/Schofield 等）](https://elysiatools.com/zh/tools/basal-metabolic-rate-ext): 并排计算五个经典成人基础代谢率公式并给出均值与极差：Mifflin-St Jeor（ADA 现行推荐标准）、Harris-Benedict 原版（1919，普遍高估约 5%）、Harris-Benedict 修订版（Roza & Shizgal 1984）、Schofield（FAO/WHO/UNU 1985，按年龄段分档，在热带与肥胖人群偏高）、Katch-McArdle（可选输入瘦体重：370 + 21.6×LBM）。结果以 kcal/day 输出并标注各公式差异来源。补充已有的单公式 bmr-calculator 与仅 Mifflin 的 tdee 工具。来源：Mifflin 1990、Roza 1984、FAO/WHO/UNU 1985、ADA。适用于 18–100 岁健康成人，不构成医疗建议。 ## 示例 - [Web Python 图像处理示例](https://elysiatools.com/zh/samples/web-image-processing-python): Web Python 图像处理示例，使用 PIL/Pillow 包括读取、保存、缩放和格式转换 - [Android Java 图像处理示例](https://elysiatools.com/zh/samples/android-image-processing-java): Android Java 图像处理示例，包括图像读取保存、缩放和格式转换 - [Android Kotlin 图像处理示例](https://elysiatools.com/zh/samples/android-image-processing-kotlin): Android Kotlin 图像处理示例，包括图像读取保存、缩放和格式转换 - [Web Rust 图像处理示例](https://elysiatools.com/zh/samples/web-image-processing-rust): Web Rust 图像处理示例，包括图像读取保存、缩放和格式转换 ## 相关内容 - [条码、二维码与标签工具](https://elysiatools.com/zh/hubs/barcode-utility): 把条码生成、二维码创建与解码、UPC/EAN 校验、WiFi 二维码分享和可打印标签工具集中到一个专题中。 - [音频编码与格式转换工具](https://elysiatools.com/zh/hubs/audio-convert): 在一个专题里比较音频格式转换、码率调整、采样率转换、编码切换和导出工具，适合交付与归档工作流。 - [图片格式转换与动画导出工具](https://elysiatools.com/zh/hubs/image-convert): 在一个专题里比较 JPG、PNG、GIF、AVIF、WebP、TIFF、ICO、base64 以及动画导出相关的图片格式转换工具。 - [JSON 交换与格式翻译工具](https://elysiatools.com/zh/hubs/json-convert): 在一个专题里比较 JSON 与 CSV、YAML、TOML、GraphQL、XML、Markdown、Excel、BSON、EDN 等结构化格式之间的转换工具。