Untangling the roles of parasites in food webs with generative network models
食物网代表了一组共同出现在栖息地的物种之间的消费者-资源相互作用的集合，但大多数食物网〈动〉<动>研究都忽略了寄生虫及其相互作用。最近的研究提供了相互矛盾的证据，包括寄生虫是否改变食物网〈动〉<动>结构，一些人认为寄生虫之间的相互作用在结构上不同于那些自由生活的物种，而另一些人则声称相反。在这里，我们描述了一个原则性的方法来理解食物网〈动〉<动>结构，结合了一个有效的优化算法，从统计物理称为并行回火与概率概括的经验支持良好的食物网〈动〉<动>小生境模型。这种生成模型的方法，使我们能够严格估计的程度，涉及寄生虫的相互作用是统计上区别于自由生活的物种之间的相互作用，寄生虫的生态位是否表现类似于自由生活的生态位，以及现有的假设食物网〈动〉<动>结构的程度自然恢复。我们将这种方法应用于研究弗伦斯堡峡湾食物网〈动〉<动>，并表明，而捕食寄生虫，寄生虫的伴随捕食，寄生虫的内营养行会的相互作用在很大程度上是无法区分的自由生活捕食相互作用，寄生虫-宿主相互作用是不同的。这些结果为评估物种种类和相互作用对食物网〈动〉<动>结构的影响提供了一个强有力的新工具，从而为阐明寄生虫在食物网中的作用提供了新的思路
2015-05-18 physics.data-an q-bio.PE q-bio.QM
Chaotic provinces in the kingdom of the Red Queen
寄生虫与其宿主之间的相互作用存在于所有种类的物种中，并且在理解进化和共同进化的原则方面发挥着重要作用。通常，宿主和寄生虫的不同基因型在其丰度中振荡。红皇后振荡动力学的成熟理论提出了每个物种内不同类型频率的持续变化。到目前为止，还不清楚红皇后动力学以何种方式持续存在于两种以上类型的宿主和寄生虫中。在我们的分析中，任意数量的类型内的两个物种进行检查，在一个确定性的框架与恒定或变化的人口规模。这个一般框架允许内部不动点及其稳定性的解析解。对于两个以上的物种，显然混沌动力学已被报道。在这里，我们表明，即使是两个物种，一旦两个以上的类型被认为是每个物种，在其频率的不规则动态可以观察到在长期运行。动力学的性质强烈依赖于系统的初始配置;通常的规则红皇后振荡只在参数区域的某些部分观察到。
2017-09-08 q-bio.PE
Eco-evolutionary cyclic dominance among predators, prey, and parasites
该研究针对传统捕食者-猎物-寄生虫模型无法实现三物种稳定共存的问题，引入自由空间作为生态进化组分构建博弈论模型，证明其通过循环优势稳定动力学，确定共存参数区与分岔类型，为理解生物多样性限制提供了新视角。
2023-03-14 nlin.AO q-bio.PE
Evolvable Soma Theory of Ageing: Insights from Computer Simulations
本研究通过计算机模拟验证可进化体细胞衰老理论（ESTA），该理论认为衰老是有害突变累积的结果。实验对比三种基因表达情景，发现可进化基因起始值结合分散适应度评估的方案在算法效率和生物学合理性上最优。
2025-01-23 q-bio.PE
Oh sister, where art thou? Spatial population structure and the evolution of an altruistic defence trait
寄生虫毒力和宿主防御的进化受种群结构的影响。这种效应已经在大空间尺度的研究中得到证实，而当地结构的重要性还没有得到很好的理解。产奴蚁是一种社会寄生虫，它们利用其他物种的工蚁来养育自己的后代。被奴役的工人的宿主物种Temnothorax longispinosus已被发现表现出有效的奴役后防御行为：被奴役的工人被观察到杀死了很大一部分寄生虫的后代。由于被奴役的工人不繁殖，他们没有从这种“反叛”行为中获得直接的健身收益。然而，可能有一个间接的好处：与“反叛”巢穴相关的邻近宿主巢穴可以从减少的袭击压力中受益，这是由于被奴役的工人的杀戮行为减少了寄生虫巢穴的大小。我们使用一个简单的数学模型来研究宿主物种的小规模人口结构是否可以解释这种潜在的利他防御特征对奴隶制蚂蚁的进化。我们发现，这是这样的情况下，如果奴役主机工人与附近的主机巢。在一项人口遗传学研究中，我们证实，奴役工人，确实，更密切相关的主机巢内的袭击范围内的居民slavemaker巢，比主机巢外的袭击范围。这种小规模的种群结构似乎是一个多居的结果（例如，一个殖民地占据了几个靠近的巢穴），并可能通过近亲选择实现“叛乱”的进化。
2014-09-15 q-bio.PE
Co-evolutionary dynamics of a host-parasite interaction model: obligate versus facultative social parasitism
为了研究宿主和寄生虫数量性状的协同进化，我们提出并研究了一个社会性寄生虫-宿主系统的协同进化模型，该模型包括：（1）反馈到它们协同进化结果中的生态动力学;（2）寄生虫是专性的还是兼性的变异;（3）宿主与寄生虫之间的Holling Ⅱ型功能反应，特别适用于面临宿主定位和社会操纵时间成本的社会性寄生虫。我们进行局部和全局分析的协同进化模型和相应的生态模型。在没有进化的情况下，兼性寄生系统可以有一个、两个或三个内部平衡，而专性寄生系统可以有一个或三个内部平衡。多个内部平衡导致具有多个吸引子的丰富动态。特别地，当生态系统具有两个内部平衡点时，它可以表现出兼性寄生平衡点和内部共存平衡点之间的双稳定性。我们的研究结果表明：（a）宿主和寄生虫可以选择不同的策略，可能会导致一个物种的局部灭绝。这些策略可以具有收敛稳定性（CS），但可能不是进化稳定策略（ESS）;（b）宿主及其兼性（或专性）寄生虫可以有ESS，（c）特征函数在边界平衡和内部平衡的CS以及ESS中起着重要作用;和（d）在衡量寄生效率的性状差异中的小方差可以破坏协同进化系统的稳定性，并产生具有不同宿主-寄生物波动模式的进化军备竞赛动态。
2015-05-17 math.DS q-bio.PE
Parasite Spreading in Spatial Ecological Multiplex Networks
网络生态学是定量生物学的一个新兴领域，它将生态系统描述为复杂网络。一个合适的例子是寄生虫传播：几种寄生虫可能通过不同的机制在宿主之间传播，每一种寄生虫都产生一个相互作用的网络。同时模拟这些网络化的生态相互作用仍然是一个开放的挑战。我们提出了一种新的空间嵌入式多重网络框架，用于模拟通过多种传播途径传播的多宿主感染。我们的模型受到T. cruzi，一种通过营养和媒介机制传播的寄生虫。我们的生态网络模型是由一个多重节点代表物种种群相互作用，通过食物网和寄生虫污染层在同一时间。我们在两种不同的情况下模拟了SI动态：一个简单的理论食物网和一个经验。我们在这两种情况下的模拟表明，当营养和污染的相互作用被认为是以相等的速率时，感染是更广泛的。这表明，营养和污染的传输可能有实际生态系统中的累加效应。我们还发现，在社区中的媒介，主机的比例（i）至关重要的影响感染传播，（ii）调节寄生虫传播的速度和（iii）增加宿主的感染率的一个阶段性转变。通过免疫相同的分数的捕食者和猎物的人口，我们表明，多重拓扑结构是基本的概述的作用，每个宿主物种在寄生虫传播在一个给定的生态系统。我们还表明，多重模型提供了一个更丰富的现象学的寄生虫传播动力学相比，单层模型。我们的工作开启了新的挑战，并为网络系统中的多通道传播建模提供了新的定量工具。
2016-09-09 physics.bio-ph physics.soc-ph q-bio.PE
The Maintenance of Sex: Ronald Fisher meets the Red Queen
在较高的二倍体中，有性繁殖需要付出两倍的雄性代价，这将降低其相对于克隆的适应性，并导致其灭绝。相反，性是普遍存在的，克隆物种面临着早期淘汰。一个可能的原因是，性行为是一种适应，以抵抗无处不在的寄生虫，这些寄生虫进化迅速，并可能具有对抗性。我们使用一种启发式的方法来模拟突变选择在有限的人口中，寄生的单倍体安装一个负的频率依赖的攻击二倍体主机。宿主会反射性地进化以减少寄生负载。宿主和寄生虫种群都通过突变产生新的等位基因，并获得大的等位基因空间。有性生殖通过两种相互重叠的机制战胜了克隆。首先，在滞后负荷条件下，有性二倍体比克隆二倍体更快地采用有利的纯合突变。这种比率优势可以抵消性繁殖力的降低。第二，在宿主突变率足够快以在快速突变的寄生虫环境中保持适应性并增加宿主多态性的情况下，性别的相对优势出现。克隆多态性群体在高突变率下不成比例地经历选择干扰，无论是在基因座之间还是在基因座内。这减缓了克隆种群对不断变化的寄生虫环境的适应，并降低了克隆种群相对于性别的适应度。在独立选择条件下，随着基因座数目的增加，干扰显著增加。寄生虫突变率的存在，不仅允许性生存，尽管男性的两倍成本，但使有性和克隆种群有平等的健身和共存。由于所有高等生物都携带寄生负荷，因此该模型具有普遍适用性。
2013-04-23 q-bio.PE
Why evolution needs the old: a theory of ageing as adaptive force
提出衰老是进化改进物种设计的实验累积效应，通过在适合度影响较小阶段测试创新并施加正则化效应，增强系统可进化性。
2024-02-17 q-bio.CB q-bio.PE
A hierarchical Bayesian model for predicting ecological interactions using scaled evolutionary relationships
确定物种之间未记录或潜在的未来相互作用是现代生态学家面临的挑战。最近的链接预测方法依赖于性状数据，然而大型物种相互作用数据库通常是稀疏的，并且协变量仅限于一小部分物种。另一方面，进化关系，编码为系统发育树，可以作为代理的基本特征和历史模式的寄生虫之间共享主机。我们表明，使用基于网络的条件模型，系统发育信息提供了强大的预测能力，在最近公布的全球数据库的主机-寄生虫相互作用。通过使用进化模型来缩放遗传学，我们的方法允许潜在变量模型中经常缺失的生物学解释。为了进一步改进的单基因模型，我们结合了一个分层贝叶斯潜在分数框架的二分图，占每个物种的相互作用的数量与主机的依赖性通知单基因。结合这两个信息源，与单独的每个子模型相比，预测准确性得到了显着提高。由于许多相互作用网络是从仅存在的数据中构建的，因此我们通过整合缺失相互作用的校正机制来扩展模型，这在减少未观察到的相互作用中的不确定性方面很有价值。
2019-09-20 q-bio.PE stat.AP
Modelling Parasite-produced Marine Diseases: The case of the Mass Mortality Event of Pinna nobilis
在陆地生态系统中流行病建模的最新技术是房室SIR模型及其从现在经典的Kermack-Mackendrick工作扩展而来。相比之下，海洋生态系统的流行病模型有点落后，分区模型最近才被引入。原因之一是，陆地生态系统中的许多流行病过程可以通过接触过程来描述，而海洋流行病的建模在许多情况下更为微妙。在这里，我们提出了一个模型，描述双壳类种群中寄生虫引起的疾病暴发。SIRP模型是一个多房室模型，有四个房室，其中三个描述了宿主的不同状态，易感（即健康），S，感染，I，和删除（死亡），R，和一个房室的寄生虫在海洋介质中，P，写为一个4维动力系统。即使这是人们可以用来描述这个系统的最简单的模型，它仍然太复杂了，无法直接进行分析操作，也无法与实验观察结果进行直接比较，因为它依赖于四个参数来拟合。我们表明，它是可能的，以简化模型，包括减少到标准的SIR模型，如果参数满足一定的条件。该模型的验证与最近的大规模死亡事件的高贵江珧〈动物〉<动物> Pinna nobilis，一种疾病引起的寄生虫单孢子虫pinspiridium，表明减少SIR模型是能够拟合的数据。因此，我们表明，一个模型中，遭受流行病（主机）的物种不能移动，并通过寄生虫发生传染病，可以减少到标准的SIR模型，代表移动主机之间的流行病传播。拟合表明，简化模型的假设是合理的，在实践中，虽然它会导致在三个原始参数的不确定性。
2021-12-14 physics.bio-ph q-bio.PE
Computer simulations of history of life: speciation, emergence of complex species from simpler organisms, and extinctions
我们提出了一个通用的生态系统模型，具有{ \it层次}食物网〈动〉<动>结构。在我们的计算机模拟中，我们让生态系统持续进化很长时间，以至于我们可以在地质时间尺度上监测物种形成和物种形成。{ \it Specification}不仅导致任何给定营养级的物种水平多样化，而且导致垂直生物多样性，这是复杂物种从简单生命形式出现的原因。我们发现，五个或六个营养级出现的生态系统的演变足够长的时间，最初从一个单一的水平。此外，连续收集生态数据的时间间隔很短，我们还可以研究生态系统的“微观”演变，即，个体生物的出生、衰老和死亡。
2003-11-04 q-bio.PE
Simulation of Rapoport's rule for latitudinal species spread
拉波波特法则声称，植物和动物物种的纬度范围一般在低纬度比在高纬度小。然而，人们对这一规则的普遍性表示怀疑，因为提供证据反对这一规则的研究比支持这一规则的研究要多，在已提供证据支持的群体中，纬度范围随纬度增加的趋势仅限于高纬度地区，或至少在高纬度地区最为明显，这表明这种影响可能是一种局部现象，例如冰川作用的结果。在这里，我们测试的规则使用两个模型，一个简单的一维的一个固定数量的动物只在北方或南方的方向扩大，和进化/生态乔杜里模型使用出生，衰老，死亡，突变，物种形成，捕食关系和食物水平。这两种模型的模拟结果与Rapoport的规则相矛盾。在第一种情况下，纬度范围大致与纬度无关，在第二种情况下，纬度范围在低纬度地区最大，这也表明了一些充分研究的动物群体的经验。
2005-07-21 q-bio.PE
Molecular insights into Neotropical bird-tick ecological associations and the role of birds in tick-borne disease ecology
蜱是新出现的人畜共患病的重要媒介。虽然许多蜱虫物种的成虫寄生在哺乳动物身上，但未成熟的蜱虫通常在野鸟身上发现。在热带地区，在物种水平上识别未成熟蜱的困难阻碍了蜱生态学和蜱传疾病传播的研究，包括鸟类的任何潜在作用。在巴拿马，我们在3，498只鸟类中的227只身上发现了未成熟的蜱虫，代表93种宿主物种，约占整个巴拿马陆地鸟类的1/8。蜱的寄生率不随温度或降雨量而变化，但寄生率随宿主生态特征而变化：非迁徙居民，森林栖息鸟类，树皮食虫动物，陆地觅食动物和低地物种最有可能被蜱虫侵染。使用专门为这项研究从成年蜱开发的分子文库，我们确定了130个未成熟的蜱从野生鸟类，对应于11个蜱种，表明巴拿马鸟类的相当大一部分是寄生在各种蜱种。此外，我们发现证据表明未成熟蜱虫对鸟类宿主表现出分类或生态特异性。最后，我们的数据表明，巴拿马鸟类不定期寄生的蜱虫物种负责大多数已知的蜱传疾病。然而，它们是其他已知携带各种致病性未知的立克次体寄生虫的蜱种的常见宿主。由于蜱虫和鸟类生物多样性之间的广泛的相互作用，在新热带地区，未来的工作对新兴的热带蜱传疾病应明确考虑野生鸟类作为脊椎动物宿主。
2014-11-24 q-bio.PE
The dauer mutation of the caenorhabditis elegans, simulated with the Penna and the Stauffer model
两个老化模型进行了分析，他们是否可以证实，dauer突变的线虫有助于保护物种。因此，Penna模型表明，有Dauer幼虫的种群在恶劣的环境条件下生存，而没有Dauer幼虫的种群则会灭绝。在Stauffer模型中，dauer突变对生存的优势仅在一定条件下给出。
2004-03-31 q-bio.PE
Stability analysis and long-time convergence of a partial differential equation model of two-phase ageing
CMAP, CNRS, École polytechnique, Institut Polytechnique de Paris, Inria（巴黎综合理工学院，巴黎理工学院，法国国家科学研究中心，法国国家信息与自动化研究所）
本文研究了两相衰老模型的稳定性及长时间收敛性，通过年龄结构偏微分方程描述野生种群的两个衰老阶段，证明了弱解的存在性、正性和唯一性，并探讨了简化后的ODE和PDE-ODE模型的稳态稳定性。
2026-03-23 math.AP math.DS q-bio.PE
A Novel Test for Host-Symbiont Codivergence Indicates Ancient Origin of Fungal Endophytes in Grasses
植物或动物宿主（$H$）和它们的共生体或寄生物（$P$）之间显著的系统发育共趋异表明它们之间的相互作用在进化时间尺度上的重要性。然而，有效的和现实的方法来测试共发散没有完全开发。其中一个系统，可能的共趋异一直感兴趣的是涉及大亚科的温带禾本科植物（Pooideae）和它们的内生真菌（epichloae）。这些广泛分布的共生体通常有助于保护宿主植物免受食草动物和胁迫的侵害，并影响物种多样性〈动〉性<动>和食物网〈动〉<动>结构。在这里，我们介绍了MRCALink（最近的共同祖先链接）的方法，并使用它来调查草epichloë共分歧的可能性。应用于超度量$H$和$P$树的MRCALink识别所有对应节点，用于MRCA年龄的成对比较。将该结果与通过Monte Carlo方法估计的随机$H$和$P$树对的空间进行比较。与树协调相比，该方法较少依赖于树拓扑（这通常会引起误解），并且通过消除节点对采样的极端（但以前未识别）失真，对独立于树的方法（如{ \tt ParaFit}或Mantel测试）进行了关键改进。对26种禾本科植物-epichloë种共生体的分析没有拒绝$H$和$P$ MRCA年龄的随机关联。然而，当五个明显的主机跳跃被删除的分析显着拒绝随机关联和支持草内生菌共趋异。有趣的是，在Pooideae早期的分支发生事件对应于早期的分支发生事件epichloae，这表明伴随起源的草亚科和其显…
2008-08-28 math.ST q-bio.PE q-bio.QM
Computer Simulations to Study Sympatric Speciation Processes
我们进行模拟的基础上Penna模型的生物老化，现在的目的是研究同域物种形成，即一个单一的物种分为两个或两个以上的人口，生殖隔离，但没有任何物理障碍分开他们。为此，我们引入了一种新的竞争之间的个人，使用修改后的Verhulst因素。新的竞争取决于每个个体的一些特定的表型特征，这些表型特征由一对位串表示。这些字符串是并行读取的，没有年龄结构。这样，每个个体基因组由两部分组成。第一部分有一个年龄结构，与遗传病的出现有关;第二部分没有结构，考虑到对现有资源的竞争。我们还将性选择引入模型，利用另一个非结构化和独立的位串对。在这篇论文中，我们提出了三个不同的模型，其中两个使用，除了竞争，在生态的突然变化，以获得物种。他们的动机是在达尔文雀中观察到的物种形成过程，这是一种栖息在加拉帕戈斯群岛的鸟类，也是在慈鲷中观察到的，慈鲷是一种生活在尼加拉瓜湖泊和维多利亚湖的鱼类，在非洲。第三个模型不使用任何生态变化：同域物种形成仅取决于具有相似表型特征的个体之间的竞争强度。
2005-04-05 q-bio.PE q-bio.QM
