进化是群体遗传组成发生变化的过程。群体遗传学是研究生物群体的遗传结构和进化规律的学科。尽管长期以来，人们一直致力于对进化规律的研究，但是由于实验条件的限制和实验周期过长，进化中的很多基本问题仍然未能解决。随着近年来计算机技术的飞速发展，大规模计算机模拟方法的应用为探讨进化的基本规律提供了一条更有效的研究途径。本论文基于计算机模拟，研究了影响进化过程的一系列关键因素，研究内容由浅入深，从简单的无性群体到复杂的有性群体，主要对以下三个科学问题做了研究。1,影响无性群体突变率大小的因素。突变是自然界中生物遗传变异的主要来源，为进化提供原材料。但是大多数对表型有影响的突变对生物体都是有害的，会被自然选择清除，因此生物的突变率大都很低。先前的理论工作已经对选择和突变率之间的关系做了很多研究，表明突变率高低与群体大小和突变效应密切相关。但前人的研究大都关注于群体内部的竞争，而未能在群体间竞争的层面上研究突变率的影响因素。本项工作使用计算机模拟的方法，设计了群体间竞争的实验方案用于研究影响突变率大小的因素。模拟结果表明群体能够进化出一个适应环境的最佳突变率，而突变率受群体大小和突变效应变化的影响最明显。具体来说，大群体能够进化出高突变率，突变率随着有利突变速率和突变效应的增大而增大，而受有害突变效应的影响不明显。当较大效应的有利突变存在时，群体能进化出很高的突变率，同时群体间竞争所需的时间大大缩减。本研究基于不同亚群体之间的竞争模式，阐明了有利突变是影响突变率进化的最重要因素。群体结构对模拟结果影响不大，同时也说明这项研究采用群体间竞争的模式是合理的。这些结论较好地解释了为什么大多数进行无性繁殖的微生物的突变率很低，而病毒为了应对复杂环境而形成很高的突变率这一现象。2，有害突变如何影响无性群体的进化速率。本项工作主要研究了在群体中存在有害和有利两种突变时，无性群体的进化动态，重点研究了有害突变如何影响有利突变的固定。研究结果表明，在“强选择弱突变（strong-selection weak-mutation，SSWM）”或者在“无性干涉（clonal interference，CI）”的情况下，有害突变对“被固定突变的选择系数的分布（selection coefficient of the fixed mutation, SCFM）”影响不大；但是在“多重突变”发生时，有害突变的累积能够明显降低被固定突变的适合度。因此，有害突变对进化的影响很大程度上取决于有利突变的多少及效应大小。此外，当有害突变有中等程度的突变效应时，群体的进化速率最慢。3,分离和重组如何影响二倍体有性生殖的进化。有性群体能够比无性群体产生更多样化的后代来应对自然选择的压力，这种机制是对有性生殖优势的一种主要解释。在二倍体中，有性生殖可以通过两个过程来实现基因的重新组合：同源染色体的分离和一对染色体内部的基因重组。最近对有性生殖所进行的理论研究主要集中于分析单倍体中基因重组的优势，但是对存在于有限二倍体中的分离作用的优势却研究很少。本项工作采用多重位点模拟，定量分析了有限的二倍体群体中分离和重组对有性生殖进化的相对影响。模型通过计算无性群体和有性群体经历上千代进化后各自的适合度值来比较二者在长期进化过程中的进化速率大小，同时通过考察有性生殖修正因子和重组修正因子的固定情况来研究有性生殖在短期进化过程中是否具有优势。这项研究考虑了两种不同的突变情况：1）只存在有害突变，2）有害突变和有利突变同时存在。由模拟实验的结果得到以下主要结论：分离和重组对二倍体中有性生殖方式的进化起到了重大的促进作用。如果只存在有害突变，分离可以有效地减缓穆勒氏齿轮的速率，而一定水平的重组则能够完全防止有害突变的累积，从而对有性生殖的进化起到了更多的促进作用。第二，有利突变的存在能够极大地提高重组修正因子的相对固定概率。此外，在有性生殖修正因子只引起有性生殖速率缓慢增长的情况下，有性生殖的优势很容易弥补其所付出的“二倍代价(twofold cost of sex)”。总之，本论文利用计算机模拟、数学建模结合统计分析等多种方法系统地阐明了影响突变率大小的各种因素，有害突变对长期进化速率的影响，以及分离和重组对有性生殖的相对影响，也为进化领域的其他相关问题提供了新的研究思路。