Scaling Population Cycles of Herbivores and Carnivores
周期性是种群动力学中的一个基本问题。除了目前的物种特异性分析，异速生长促进不同物种之间的极限环的理解。到目前为止，身体大小回归已经得出的振荡周期的温血动物的种群密度，特别是草食动物。在这里，我们将异速生长分析扩展到其他分支，允许获得的斜率和截距之间的比较。振荡周期来自数据库和原始研究，涵盖广泛的条件和物种。然后，通过回归分析，将值与特定体型相关。对于不同组的草食性物种，振荡周期的增加作为个人的质量作为一个幂律指数为0.11-0.27的函数。由此产生的线性回归的截距表明，从恒温动物到无脊椎动物，相同大小的物种的循环时间增加。总的来说，捕食者的周期时间并不与身体大小成比例。这些差异的影响进行了讨论，根据内和种间延迟。
2010-04-22 physics.bio-ph q-bio.PE q-bio.QM
The species-area relationship and evolution
与物种-面积曲线相关的模型通常在物种水平上定义，并且只涉及生态时间尺度。我们研究了基于缠结自然模型的空间晶格上的基于个体的协同进化模型，并表明在一个相互作用的系统中，繁殖，突变和扩散产生幂律的物种-面积关系，在中等尺度的生态测量中观察到。我们发现，共同进化的栖息地的形式，允许高多样性水平在空间上均匀的系统，并保持指数增长的时间时，增加系统的大小。
2006-09-10 q-bio.PE
How long versus when: worker mortality synchrony is widespread but decoupled from body size in Australian ants
Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia (INPA)（巴西亚马逊国家研究所）；Eastern University（东方大学）
本研究基于15个月野外数据，发现澳大利亚蚂蚁工蚁死亡同步性普遍存在（平均ICC=0.21），但与体型无关，温度仅部分相关，物种热耐受性可能是关键解释因素。
2026-09-23 q-bio.PE
Genome heterogeneity drives the evolution of species
构成复杂生物体的大部分DNA是非编码的，被定义为垃圾。即使是编码部分也是由不同的基因组成的，这些基因对表型的影响不同。因此，随机突变对样本适应性的影响强烈依赖于它发生的DNA区域。这种异质的组成应与进化过程联系起来。然而，方法仍然是未知的。在这里，我们研究一个最小的生态系统的进化模型，其中两个拮抗剂物种的生存斗争的格子。每个标本都有一个玩具基因组，编码其表型。由于随机突变对基因的影响（熵力）以及与环境和个体之间的相互作用（自然选择），种群的基因库会随着时间而变化。我们证明了每个基因在表型表现中的相关性是进化的关键特征。在存在统一的基因相关性的情况下，观察到突变的熔化。自然选择的作用使生态系统处于一种缓慢漂移的非平衡状态，降低了适应性，导致物种灭绝。相反，如果一个样本具有异质基因相关性，自然选择就会战胜熵力，物种就会进化，从而增加其适应性。我们最后表明，异质性与空间相关性是负责自发同域物种形成。
2019-12-03 physics.bio-ph q-bio.PE
Asymptotic fitness distribution in the Bak-Sneppen model of biological evolution with four species
提出了一种计算生物进化Bak-Sneppen模型中渐近适应度分布的新方法。作为应用，我们导出了四种群模型的完全渐近分布，并给出了五种群模型中决定渐近分布的一组系数的显式线性递推关系。
2012-06-30 math.PR q-bio.PE
Modeling trait-dependent evolution on a random species tree
了解二元性状的进化仍然具有挑战性，二元性状会影响物种的出生和生存以及分子进化的速度。一个典型的例子是植物物种交配系统的进化。在这项工作中，我们提出了一个概率建模框架的二进制性状，随机物种树，其中的物种数量和它们的性状表示的两种类型，连续时间马尔可夫分支过程。我们发展我们的模型，考虑交配系统的影响dN/dS，非同义同义的同义替换的比例。介绍了一种方法，使我们能够匹配模型参数与参数估计从系统发育树数据。从模型中得到的属性被应用到异交和自交种树在天竺葵科和茄科。这使得我们不仅可以研究分支树率，而且可以研究突变率和选择强度。
2017-04-01 math.PR q-bio.PE
Correlation, selection and the evolution of species networks
我们使用一个广义版本的个人为基础的纠缠自然模型的进化生态学研究生态系统结构和进化历史之间的关系。我们的进化模型生态系统通常表现出指数度分布的相互作用网络和连接性和物种丰富度之间的逆相关性。我们使用一个简化的网络演化模型来证明，所观察到的度分布可以发生的结果，在继承过程中的偏相关性。在低连通性和最大相关性的限制下，可以得到幂律形式的分布$P(k){\propto}1/k$。我们还表明，连通性和物种丰富度之间的双曲线关系，$C{\sim}1/D$可以出现作为进化搜索过程中的概率约束的结果。
2006-08-02 q-bio.PE
Evolution as a coexistence mechanism: Does genetic architecture matter?
共享猎物或捕食者物种的物种可能会由于剥削或明显的竞争而灭绝。我们研究是否进化的共享物种作为一种共存机制，并在多大程度上的答案取决于遗传结构的特征进化。在我们的剥削和明显的竞争模型中，共享物种进化其防御或猎物用途。进化的物种要么是单倍体，要么是二倍体。一个单一的基因座多效性决定猎物的营养质量和捕食者的攻击率。当多效性是足够的拮抗性（例如，营养猎物更难捕获），生态进化组装达到高潮，在两个稳定状态之一，支持只有两个物种。当多效性是弱拮抗或协同，组装是不传递的：物种-基因型对被缺失的基因型或物种的罕见入侵周期性地取代。这种不传递性允许共存，如果沿其平衡，几何平均回收率超过几何平均损失率的稀有基因型或物种。通过影响这些速率，协同多效性可以介导共存，而拮抗多效性则不能。对于二倍体种群经历弱拮抗多效性，超加性等位基因的贡献健身可以减轻共存通过生态进化的存储效应。密度依赖性和突变也促进了共存。这些结果突出了进化作为一种共存机制的功效可能取决于潜在的遗传结构。
2017-06-12 q-bio.PE
Stochastic evolution of four species in cyclic competition
研究了四个种群在均匀混合环境中循环竞争的随机演化。在由有限数量$N$粒子组成的系统中，这些简单的相互作用规则导致了各种各样的灭绝场景，从单一物种统治到非相互作用物种之间的共存。使用精确的结果和数值模拟，我们讨论了不同的$N$值，不同的值的反应速率，以及不同的初始条件下的系统的时间演化。正如预期的那样，随机演化被发现密切遵循大$N$的平均场结果，在灭绝事件附近出现显着的偏差。描述和预测灭绝事件的不同方法进行了讨论。
2012-05-29 cond-mat.stat-mech q-bio.PE
Misrepair mechanism: a mechanism essential for individual adaptation, species adaptation and species evolution
在错误修复累积理论中，我们提出了一种解释衰老的错误修复机制。然而，在生物适应中，错误修复机制也是重要的。误修复是生物体在遭受严重损伤时为增加生存机会而采取的一种修复策略。作为一种生存策略，错误修复机制在个体适应、物种生存和物种分化中也起着重要作用。首先，损伤的误修复是个体适应的方式之一，而误修复机制使生物体在适应多变的破坏性环境中具有巨大的潜力。其次，错误修复机制对维持和扩大物种基因组DNA的多样性具有重要意义，基因组DNA的多样性是物种在不同环境中适应和分化的必要条件。一方面，体细胞错误修复是维持物种中足够数量的个体所必需的，它们是不同基因组DNA的载体。另一方面，DNA的错误修复是DNA突变的来源，生殖细胞中的DNA错误修复可能有助于物种基因组DNA的多样性。总之，错误修复机制是个体适应、物种适应和物种进化的重要机制。
2017-01-04 q-bio.PE q-bio.TO
Heterogeneous distribution of metabolites across plant species
我们调查了类黄酮，植物次生代谢产物的一个主要类别，跨物种的分布。已知黄嘌呤具有高度的物种特异性，并且曾经被认为是理解生物体的适应性进化和表征的化学标记物。我们使用二分网络调查物种之间的分布，并发现两个异质分布是保守的几个家庭：幂律分布的类黄酮的数量在一个物种中，一个特定的类黄酮的共享物种的数量。为了解释可能的起源的异质性，我们提出了一个简单的模型，基本上，一个单一的参数。因此，我们表明，两个各自的幂律统计出现从简单的进化机制的基础上的乘法过程。这些发现提供了对代谢物多样性的演变和生物体的表征的见解，这些生物体由于不同的原因而无视基因组序列分析。
2009-03-27 physics.data-an q-bio.MN q-bio.PE
Reflexive spatial behaviour does not guarantee evolution advantage in prey--predator communities
本文考虑两种群具有“\textsl{predator\,--\,prey}“相互作用的空间分布种群模型，每个种群占据两个站点。个体在站点之间的转移（迁移）不是随机的，并且产生每个物种净繁殖的最大化。此外，每个物种都实施自反行为策略来确定最优迁移流。
2014-05-12 q-bio.PE
Effects of food web construction by evolution or immigration
我们目前的结果对比食物网构建使用相同的模型，物种的来源是进化或移民从以前进化的物种池。网的整体结构是非常相似的，虽然我们发现了一些重要的差异，主要涉及到的百分比的基础和顶部的物种。食物网组装从进化的网络也显示出明显的高原热带水平的数量作为系统可用的资源增加，在进化的网络。通过将基底物种的可用资源等同于面积，我们能够分别检查每个过程产生的物种-面积曲线。他们被发现对应于不同的制度的三相物种面积曲线。
2008-08-21 q-bio.PE
Random Evolutionary Dynamics in Predator-Prey Systems Yields Large, Clustered Ecosystems
该研究通过在Lotka-Volterra捕食者-猎物系统中引入随机进化的新物种，发现物种形成可产生大量物种稳健共存的生态系统，并涌现出关联功能差异与系统发育历史的物种聚类。
2025-03-19 q-bio.PE
Competition, Trait Variance Dynamics, and the Evolution of a Species' Range
物种群落的地理范围在环境、生态和进化力量的作用下进化。了解这些力对物种范围动态的影响是空间生态学的一个主要目标。以往的数学模型都是在环境梯度的作用下，将物种种群分布的动态变化和与适应度相关的表型性状的选择性进化结合起来研究的。这些模型不可避免地包括一些不切实际的假设，并且生物学上合理的参数值范围不容易指定。因此，这种类型的种子模型的模拟可以导致显着不同的结论，这些人口的行为，包括适应不良设置稳定的范围边界的可能性。在这里，我们协调这样的结果，开发和模拟一个连续体模型的范围内的进化在一个社区的物种，相互竞争，同时扩散的环境梯度。我们的模型扩展了现有的模型，将竞争和自由变化的种内性状方差。该模型的模拟预测物种的性状方差的空间分布与文献中的实验测量结果一致。此外，他们重申种间竞争作为一个有效的因素，在限制物种的范围，即使性状变异不受人为限制。这些理论结果可以通知设计，但罕见的，实证研究，以澄清范围稳定的进化原因。
2021-11-25 math.AP q-bio.PE
Food Web Structure and the Evolution of Ecological Communities
许多相互作用的物种的共同进化的模拟进行使用网络世界模型。该模型有一套现实的捕食者-被捕食者方程，描述了任何结构的食物网物种的种群动态。该方程解释了物种之间对相同资源的竞争，以及捕食者根据进化稳定策略在替代猎物之间的饮食选择。由于物种形成和灭绝事件，目前的一组物种经历了长期的进化。我们总结了宏观进化动力学的物种和物种，以及由模型产生的食物网的统计特性所获得的结果。模拟从少量的物种开始，逐渐发展到平均物种数相对恒定的较大网络。物种的起源和灭绝速度相对较高，但在整个模拟过程中保持大致平衡。当一个“亲”物种经历物种形成时，“子”物种通常会增加到与亲物种相同的营养水平。如果父母处于第二或第三营养级，子物种存活的机会明显高于第一营养级，很可能是由于更高层次的物种有更广泛的猎物选择。新物种的加入有时会导致现有物种的灭绝。亲种灭绝的概率很大，因为它与新物种有很强的竞争。新物种的非亲本竞争者的灭绝概率也比平均水平高得多，新物种的猎物也是如此。新物种的捕食者灭绝的可能性低于平均水平。
2001-05-24 cond-mat nlin.AO q-bio.PE
Mutualism and evolutionary multiplayer games: revisiting the Red King
两个物种的共同进化通常被认为有利于更快的进化速度，帮助一个物种在红皇后竞赛中保持领先，在那里，“你需要尽你所能地奔跑才能留在原地”。相反，如果物种处于互惠关系中，则红王效应可能会起作用，在这种情况下，比互惠物种进化得慢可能是有益的。红王假说认为，进化较慢的物种可以获得更大的利益。然而，两个物种之间的相互作用可能涉及多个个体。为了分析这种情况，我们求助于进化多人游戏。即使在两人游戏环境中进化较慢是有益的情况下，在多人游戏环境中更快的进化可能会受到青睐。多人游戏的基本特征对利益分配至关重要。他们还提出了进化速度和群体规模之间的联系。
2013-04-20 q-bio.PE
Species Abundance Patterns in Complex Evolutionary Dynamics
提出了生物网络中物种多度模式的分析理论。该理论基于多物种复制动力学，相当于Lotka-Volterra方程，具有不同的物种间相互作用。在自然界中观察到的各种SAP都来自于一个参数。丰度分布形成类似于广泛观察到的左偏对数正态分布。由于该模型具有一般形式，因此其结果可以应用于其他复杂生物网络中的类似模式，例如基因表达。
2004-09-20 nlin.AO q-bio.PE
Unifying Theories of Molecular, Community and Network Evolution
基因和物种的多样性和共存的起源传统上是在孤立的生物学水平上研究的。生态学和进化论的观点集中在使或限制物种共存的机制，遗传变异和物种形成的遗传学，但仍然缺乏一个统一的理论连接这些方法。在这里，我们介绍进化图的分子进化和生物多样性的中性学说〈动〉的背景下，提供一个框架，同时解决物种形成率和联合遗传和物种多样性〈动〉性<动>。为了说明这个问题，我们还研究了两个模型的进化图与健身差异，这提供了见解如何遗传和生态动力学驱动的多样化的速度。中性进化产生了最高速度的物种形成、物种丰富度（即，分别是遗传图和生态图的五倍和两倍）和遗传物种多样性〈动〉性<动>（即，分别是遗传图和生态图的两倍）。因此，物种形成的速度、遗传-物种多样性〈动〉和共存可能会有很大的不同，这取决于遗传因素与生态因子〈动〉<动>是否驱动系统的进化。通过在生态和进化尺度上将分子、性和营养行为联系起来，相互作用图可以阐明多样性和生物共存的起源和进化。
2008-07-16 q-bio.OT q-bio.PE
A framework for studying behavioral evolution by reconstructing ancestral repertoires
尽管密切相关的动物物种之间经常存在广泛的行为变化，但我们对行为进化背后的遗传基础的了解仍然有限。在这里，我们提出了一个新的框架来研究行为进化的计算估计祖先的行为剧目。我们测量了来自六种果蝇的个体的行为，使用无人监督的技术，并确定了每个物种所表现出的刻板动作。然后，我们拟合一个广义线性混合模型来估计祖先物种表现出的行为套件，以及物种内和物种间的行为协方差。我们发现，种内行为变异的大部分原因是个体之间行为隐藏状态的差异，也就是所谓的“情绪”。“最后，我们提出了一种方法来识别似乎一起进化的行为组，说明行为集而不是个体行为可能是如何进化的。我们的方法为识别共同进化行为提供了一个新的框架，并可能为研究行为进化的遗传基础提供新的机会。
2020-07-19 physics.bio-ph q-bio.PE q-bio.QM
Network properties, species abundance and evolution in a model of evolutionary ecology
我们研究了嵌入在基因型空间中的人口网络的网络属性的演化，其特征在于低或高数量的潜在链接，特别强调连接和聚类。进化产生了两种不同类型的网络。当一个特定的基因型只能影响其他几个基因型时，生态学由基因型空间中独立的非相互作用的集群组成。当不同的类型可能会影响大量的其他站点时，网络就变成了一个相互连接的大型集群。交互强度的分布--而不是连接的数量--随着时间的推移而显著变化。我们发现，物种丰富度是现实的，只有一个高层次的物种连接。这表明，真正的生态系统形成一个相互联系的整体，其中选择导致不同类型之间更强的相互作用。类比与利基和中性理论也被认为是。
2003-07-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.PE
Reconciliation of Gene and Species Trees With Polytomies
动机：现代物种中数以百万计的基因只属于数千个“基因家族”。基因家族包括不同物种中相同基因（直系同源物）和相同物种中重复基因（旁系同源物）的实例。基因在进化过程中获得和丢失。随着测序技术的进步，研究人员能够研究基因复制和丢失在适应性进化中的重要作用。由于基因进化的复杂性，同源基因的鉴定是比较基因组学中一项基本而又困难的工作。这项任务的一个关键方法是使用一个明确的模型来研究基因的进化历史，称为基因（家族）树。它将基因树与基因所在物种的进化历史进行比较，称为物种树，使用称为树和解的程序。二进制基因和特定树是简单的。然而，基因树和物种树在实践中可能是非二进制的，因此树和解提出了具有挑战性的问题。在这里，非二进制基因和物种树和解研究在一个二进制的细化模型。结果：证明了任意基因树和物种树的协调问题是NP-难的，即使考虑复制成本也是如此。然后，我们提出了第一个有效的方法来调和非二元基因树和非二元物种树。它试图找到给定的基因和物种树的二进制优化，使协调成本最小化。我们的算法已被实现到一个软件中，以支持快速自动分析大型数据集。可用性：该程序及其源代码可在其在线服务器http://phylotoo.appspot.com上获得。
2012-05-03 q-bio.PE
A Simple Model for the Evolution of Evolution
提出了一个简单的宏观进化模型，它既表现出间断平衡的性质，又表现出不同物种向更高复杂性进化的潜力动态。它是基于“分形演化”的现象，这已被证明构成一个记忆或随机反馈回路的非线性离散系统的基本属性。后者涉及每个物种的基本“认知”功能，这是由在某种预定义的分辨率内区分状态的能力所赋予的。一个现实的背景噪声的引入限制了反馈操作的范围产生了一个模式签名的健身空间的时间提升/突变距离的分布根据一个随机的魔鬼的楼梯功能。在系统规则的层次结构中引入另一个层次，实现了分辨率本身的自适应进化变化的可能性，从而提供了对物种认知能力的时间依赖性测量：一个额外的反馈回路利用适应度景观中不可避免的内在波动来指导分辨率的时间变化。将分辨率的小的自适应变化反馈到适应度空间中模式生命期的基本上无方向的变化中，有效地导致了每个物种的进化潜力增加的明显趋势（“分层涌现分形进化”）。
2002-05-06 physics.bio-ph q-bio.PE
Evolution of dispersal in advective patchy environments with varying drift rates
本文研究了一类斑块沿直线排列的两种群Lotka-Volterra竞争斑块模型。这两个物种被认为是相同的，除了扩散速率。对于每个物种，斑块之间的扩散率是相同的，而漂移率不同。研究结果表明，漂移率的凸性对竞争结果有显著影响：当漂移率为凸时，扩散率较大的物种赢得竞争;当漂移率为凹时，扩散率较小的物种赢得竞争.
2023-01-16 q-bio.PE
Emergence of species in evolutionary simulated annealing
哪些因素控制着突变率的进化和物种的出现？在这里，我们解决这个问题，使用的第一原则模型的生活，无性生物的种群动力学耦合到分子特性和相互作用的蛋白质编码在他们的基因组。通过模拟种群的进化，我们发现适应性通过上位性事件以间断的步骤增加，从而形成稳定的和功能上相互作用的蛋白质。在低突变率下，物种-具有相同基因型的生物群体-形成，而在高突变率下，物种通过序列空间中的离域而丢失，而没有明显的适合度损失。然而，当突变率是一个可选择的性状，人口最初保持高突变率，直到达到一个高的健身水平，之后，生物体与低突变率逐渐选择，与人口最终达到突变率可比的现代DNA为基础的生物体。这些结果为单细胞生物无性种群的动态适应度景观提供了微观视角。
2008-10-09 q-bio.BM q-bio.PE
Dynamics of competing species in a model of adaptive radiations and macroevolution
我们提出了一个简单的模型的适应性辐射在进化的基础上物种竞争。竞争促进物种分化和分支，抑制净物种生产。在模型模拟中，高分类多样化和分支发生在辐射的开始。结果显示惊人的相似性与经验数据，并强调竞争机制作为加速进化转型的重要驱动因素。
2005-01-18 q-bio.PE
Co-evolution of resource trade-offs driving species interactions in a host-parasite network: An exploratory model
嵌套和专业化不对称的模式，其中专家物种主要与通才互动，而通才与通才和专家互动，经常在互惠和对抗的双边生态网络中观察到。这些已经解释了物种的相对丰富度，使用一个空模型，分配链接的比例丰富，但有人怀疑这是否提供了一个完整的解释。特别是，宿主-寄生虫网络提供了各种观察到相反模式的例子。我们提出，特异性和物种丰富度之间的联系也可能是由主机和寄生虫的共同进化驱动的，因为主机分配资源以优化对寄生虫的防御，而寄生虫则优化对主机的攻击。在这个假设中，物种间的相互作用是资源分配的结果。这个新的概念，连接在一起的网络结构的许多不同的参数，是通过一个简单的生态玩具系统的两个主机和两个寄生虫的自适应动力学。我们分析的玩具模型和它的功能，表明共同进化导致专业化的不对称网络密切相关的寄生虫或快速主机突变率，但不是在网络中与更远的相关物种。在构建了玩具模型并测试了其适用性之后，我们的模型现在可以扩展到更大系统的完整问题。
2012-11-07 q-bio.PE
Estimating body mass in the leatherback turtle Dermochelys coriacea
体质量是一个主要的生活史〈动〉<动>，并为生物体的所有生活过程提供了一个尺度。不幸的是，许多物种的体重不容易测量，因为实际捕获和称重它们涉及后勤困难。对于海龟来说尤其如此，海龟是大型脊椎动物，大部分时间都在海上度过。在这里，我们开发了一个一般的线性模型来预测体重从17个形态测量获得49棱皮龟筑巢在Awala Yalimapo海滩，法属圭亚那，南美洲。逐步后向分析剔除独立参数P > 0.001，表明体重（kg）=-709.146 +3.391MedianBodyCirc（cm）+2.664SCCL（cm），其中SCCL为标准曲线背甲长度，MedianBodyCirc为SCCL一半时的体围，其估计准确率为93%。敏感性检验表明，该简约模型具有稳健性，因为SCCL变化1-2 cm时，估计体重可能变化0.7-1.3%，周长变化1- 2 cm时，估计体重可能变化0.9-1.7%。棱皮龟从法属圭亚那较大，较重的比在所有其他筑巢地点研究到目前为止，这表明无论是怀孕棱皮龟饲料在法属圭亚那的筑巢季节，和/或该物种可能表现出特定于网站的增长策略。需要进一步的研究来验证这些假设，包括对其他筑巢种群实施类似的简单模型，以便更好地了解这种濒危物种的生活史〈动〉<动>。
2006-11-17 q-bio.PE
The Impact of Environmental Fluctuations on Evolutionary Fitness Functions
作为衡量一个物种在自然选择中成功与否的尺度，适应度的概念是进化论的核心。在这里，我们调查繁殖率是不是恒定的，但在响应环境波动，影响物种的繁荣，从而其健身。有趣的是，我们发现，不仅更大的增长率，但也降低了对环境变化的敏感性，大大增加了健身。因此，根据环境的噪音水平，最大限度地降低这种敏感性而不是优化再现速度可能是一种进化成功的策略。同样，对于中性进化，具有完全相同特性的物种竞争，生长率的变化也起着至关重要的作用。在环境噪声的存在下，一个物种固定的时间大大减少。因此，环境波动是从遗传数据推断的有效种群大小的一种可能的解释，而这种有效种群大小往往比人口普查的种群大小小得多。
2015-10-19 physics.bio-ph q-bio.PE
Aging and species abundance in the Tangled Nature model of biological evolution
我们提出了一个基于个体的进化生态学模型。以基因组为特征的个体的繁殖率取决于基因型空间中群体的组成。生态学特征，如分类和宏观演化模式的动态是涌现的属性。宏观动力学表现出间歇性的两个模式切换与逐渐降低的消光率。所产生的生态系统在集体意义上逐渐变得更好地适应和更复杂。物种丰度曲线的形式与观察到的功能形式比较好。模型误差阈值可以根据系统的两个动态模式的特性来理解。
2002-02-04 cond-mat.stat-mech q-bio.PE
Do Species Evolve Through Mutations Guided by Non-Coding RNAs?
针对现有进化论无法解释进化新特征出现的问题，本文提出并证实了一个新理论：物种进化中的突变由环境引导，环境与生殖系通过非编码RNA等信使连接，生殖系基因组基于接收的表观遗传信息经历表观修饰、基因突变和新基因产生三个阶段的可遗传变化以产生适应性更强的后代。
2023-09-13 q-bio.PE
Reproductive trends, habitat type and body characteristics in velvet worms (Onychophora)
几个onychophoran特征的定量分析表明，在栖息地的降雨量较低的女性繁殖年龄较大，更肥沃，往往有生殖滞育的降雨量不超过200厘米/年的平均值。这些栖息地特征与南部的Peripatopsidae家族有关。性比和父母投资每年轻的一般环境条件不相关。对72个物种的比较表明，较大的物种在形态上往往更易变，但雌性最长的物种并不总是雄性最长。较大的Peripatus acacacioi雌性（Peripatus acacioi）（Peripatidae：巴西）在春季繁殖更多、更重。种群内形态进行了研究，在12 peripatid物种之间的II和798个人的样本。一般来说，在种群内，雌性在长度和重量上比雄性更易变，但在腿的数量上也有类似的变化。腿数的变异性较低（1.73-2.45%）。体长居中（22.4-25.3%），体重变化很大（49.41-75.17%）。当在一个种群中比较两性时，雌性比雄性多14- 8.9%的腿对，重47- 63%，长26%。
2015-11-03 q-bio.PE
A comparison between the quasi-species evolution and stochastic quantization of fields
准物种方程描述了种群中随机个体携带给定基因组的概率的演化。在这里，我们映射的准物种方程的个人的自我繁殖人口的标量场的基本单位进行创建和湮灭过程的系综。在该映射中，群体的个体被映射到字段单元，并且其基因组被映射到字段值。选择性压力映射到系统的逆温度β，调节场的演化动力学。我们表明，准种方程，如果适用于一个合奏的场单元在小β极限，可以把现有的随机量子化方法。由准种方程描述的场单元的系综松弛到基本状态，描述了本质上耗散的动力学。对于二次色散关系，系统的平均能量<U>作为温度β的倒数的函数而变化。对于小的β值，平均能量<U>采用相对论形式，对于大的β值，平均能量<U>采用经典形式。
2012-06-19 cond-mat.stat-mech q-bio.PE
Simpsonian 'Evolution by Jumps' in an Adaptive Radiation of Anolis Lizards
在他极具影响力的进化论观点中，G. G.辛普森假设，物种的进化分支是在适应带中进化的，适应带被定义为具有相似特征和栖息地使用模式的物种所占据的生态位的集合。辛普森假设物种以三种方式进入新的适应区：竞争物种的灭绝，扩散到新的地理区域，或允许物种以新的方式开发资源的关键特征的进化。然而，直接测试辛普森的假设进入新的适应区仍然难以捉摸。在这里，我们评估了适应区之间的跳跃的一个罗伯逊模型的系统发育比较数据的拟合。我们使用一种新的统计方法表明，anoles，一个良好的研究适应辐射的加勒比蜥蜴，已经演变了一系列的进化跳跃性状进化。此外，正如辛普森预测的那样，与栖息地专业化密切相关的特征轴显示出与大安的列斯群岛岛屿之间的关键特征和/或分散的进化相对应的跳跃。我们的结论是，跳跃通常与主要的适应性变化的进化辐射的变色龙。
2013-05-18 q-bio.PE
Molecular recognition of the environment and mechanisms of the origin of species in quantum-like modeling of evolution
物种形成的机制进行审查。考虑到环境状态的反馈和复杂性出现的机制，物种进化的机制被认为是。结果表明，这些机制，在分子水平上，不能稳定地工作在经典力学。基于生物学上重要分子之间的长程相互作用势，基因组变化的量子机制被提出作为可能的解释之一。生物体和环境的相互作用的分子识别的基础上，并导致新种〈动〉<动>起源的不同变体被认为是。提出了验证该模型的实验。本文的生物物理研究是通过基于量子信息理论的通用运算模型来完成的。后者适用于模型表观遗传进化。
2017-05-27 q-bio.PE quant-ph
Matrix-analytic methods for the evolution of species trees, gene trees, and their reconciliation
针对基因树与物种树的演化树调和问题，提出基于矩阵解析方法的似然计算算法与高效度量计算方法，可应用于不完整数据场景。
2023-11-08 math.PR q-bio.PE
Biodiversity, extinctions and evolution of ecosystems with shared resources
我们研究了许多物种共享同一资源的稳定生态网络的形成。我们表明，这种稳定的生态系统自然发生的结果，预防。我们得到了一个分析关系的共存物种的数量，并找到一个关系描述有多少物种可能会灭绝的急剧环境变化的结果。我们引入了一个特殊的参数，这是一个组合的物种性状和资源特性中使用的模型制定。该参数描述了系统收敛的压力，通过修正。当胁迫参数较大时，物种性状集中在某个值上。因此，这个压力参数是决定系统最终生物多样性水平的参数。此外，我们表明，这个极限系统的动力学可以描述为简单的微分方程。
2017-03-16 q-bio.PE
The Ornstein-Uhlenbeck process with migration: evolution with interactions
Ornstein-Uhlenbeck（Ornstein-Uhlenbeck）过程在分析表型性状沿单基因的进化中起着重要作用。标准的进化过程包括漂移和稳定选择，并假设物种独立进化。然而，特别是在植物中，有充分的证据表明在进化过程中存在杂交和基因渗入。在这项工作中，我们提出了一个统计方法与分析解决方案，允许在一个共同的系统发育框架中的适应和迁移。此外，我们提出了一个详细的模拟研究，清楚地表明忽略迁移的不利影响。物种间的相似性，由于迁移可能会被误解为非常强的趋同进化没有适当的纠正这些额外的依赖性。我们的模型也可以用于研究同一物种内种群之间的局部适应。最后，我们表明，我们的模型可以解释在物种之间的生态相互作用，提供了一个一般的框架之间的“相互作用”的物种或种群的性状的进化。
2016-07-27 math.PR q-bio.PE stat.AP
Slow evolution towards generalism in a model of variable dietary range
Department of Mathematical Sciences, University of Bath（巴斯大学数学科学系）
通过数学模型研究物种饮食范围的进化，发现随机效应驱动泛化饮食的长期演化，并存在路径依赖的准稳态。
2026-05-27 q-bio.PE
Rank Statistics in Biological Evolution
我们提出了一个生物进化过程的统计分析。具体来说，我们研究的随机复制突变死亡模型中，一个物种的人口可能会增长或收缩的出生或死亡，分别，此外，突变导致创建新种〈动〉<动>。我们按照物种起源的时间顺序对它们进行排序。第k个物种的平均种群N_k随秩代数衰减，N_k ~ M^{mu} k^{-mu}，其中M是平均总种群。特征指数μ =（α-γ）/（α + β-γ）$取决于α、β和γ，即复制率、突变率和死亡率。此外，第k个种群的所有后代的平均种群P_k具有普适的代数行为P_k ~ M/k。
2005-08-18 cond-mat.stat-mech math.PR q-bio.GN
A stochastic model of evolution
我们提出了一个随机演化模型。物种的出生和死亡以恒定的概率发生。每个新物种都与从[0，1]上的均匀分布中采样的适应度相关联。每次有死亡事件，那么被杀死的类型是具有最小适应度的类型。我们证明了当出生概率大于死亡概率时，系统会发生剧烈的相变。适应度大于某一临界值的种群集合趋于均匀分布。另一方面，所有物种的适应度小于临界消失后，有限（随机）的时间。
2010-11-08 math.PR q-bio.PE
Seasonal Variations in Relative Weight of Lake Trout (Salvelinus namaycush), Kokanee Salmon (Oncorhynchus nerka), Rainbow Trout (Onocorhynchus mykiss), and Brown Trout (Salmo trutta) in Blue Mesa Reservoir, Colorado
Blue Mesa水库是科罗拉多州最大的水体，位于落基山脉的西坡，海拔7520英尺。蓝梅萨水库含有重要的休闲种群湖鳟鱼（红点鲑），kokanee鲑鱼（虹鳟），虹鳟〈动物〉<动物>（Onocorhynchus mykiss）和褐鳟鱼（鲑鱼）。近年来的一个管理挑战是湖鳟数量过多，导致科卡尼鲑鱼（首选食物来源）数量急剧下降，随后湖鳟的身体状况急剧下降。相对重量，Wr，通常用于评估身体状况和猎物的鱼在各种生态系统中的可用性，但其季节性变化还没有很好地记录在冷水物种。相对重量是100倍的鱼的实际重量除以预期重量（或标准重量）的物种在测量的总长度。本研究使用多年，多季节的长度和重量数据提供的科罗拉多州公园和野生动物部量化的季节性变化，平均相对重量在这四个物种。据发现，湖鳟一贯失去显着的身体状况之间的春季和秋季的一年，平均损失相对重量为11.7 +/- 2.4。相比之下，kokanee鲑鱼往往在春季和秋季之间获得显着的身体状况，平均相对重量增加5.2 +/- 2.9。虹鳟〈动物〉<动物>在夏季和秋季之间往往会失去身体状况，平均相对重量损失为7.4 +/- 1.7。褐鳟鱼往往在春季和秋季之间获得身体状况，平均增益为5.6 +/- 1.8。这些发现可以解释的食性，饲料供应，和每个物种的代谢活动。
2013-06-15 q-bio.PE
A multiset model of multi-species evolution to solve big deceptive problems
本章介绍了SMuGA，一个集成的共生与多集遗传算法（MuGA）。这里使用的共生的方法是基于主机寄生虫模型的新颖性，沿着进化过程中的寄生虫的长度不同。此外，它还模拟了多个寄生虫和单个宿主之间的协作。为了提高效率，我们引入了寄生虫的代理评估，这节省了适应度函数调用，并以指数方式减少了产生的共生协作。另一个新的特征是将进化周期分为两个阶段：共生阶段和宿主和寄生虫独立进化的阶段。SMuGA进行了测试，在优化各种欺骗性的功能，结果一个数量级优于最先进的共生算法。这允许优化具有大尺寸的欺骗性问题，并显示出迭代次数的线性缩放以达到最优。
2015-02-03 cs.NE q-bio.PE
Essential conditions for evolution of communication within a species
分析信息交换和处理进化的一个主要障碍是我们对潜在的信号和决策生物机制的理解不足。例如，目前还不清楚为什么人类在发展如此广泛的沟通能力方面是独一无二的。为了处理这个问题，开发了一种基于互信息方法的方法，该方法通过交互个体的行为模式的相关性来评估交互个体之间的通信的信息内容（而不是计算交换的离散信号的信息负载，例如香农熵）。它预测，相关的相互作用的间接互惠类型，以及随着时间的推移而变化的情感行为和选择规则是必要的条件，出现显着的信息交换。人口规模的变化加速了这一发展。这些结果得到了人口瓶颈证据的支持，将人类与其他物种（如猿）的进化路线区分开来。它们也为基于信息的现象（如智能和复杂性）的进化指明了新的途径。
2008-09-06 cs.GT physics.soc-ph q-bio.PE
Critical Exponent of Species-Size Distribution in Evolution
我们分析了物种的几何形状和基因型大小分布在不断发展和适应人口的单链自我复制基因组：这里的程序在Avida的世界。我们发现，一个无标度分布（幂律）出现在复杂的景观，实现了两个基本的时间尺度的分离：松弛时间（时间为人口回到平衡后的扰动）和突变之间的时间，产生更合适的基因型。后者可以通过改变突变率来拨号。在标度制度中，我们确定的临界指数分布的大小和强度的雪崩在一个系统中没有共同进化，所描述的一阶相变在单个有限的壁龛。
1998-04-02 adap-org nlin.AO q-bio.PE
Cyclic competition of four species: mean field theory and stochastic evolution
推广循环竞争的三种群模型（通常被称为石头剪刀布游戏），我们考虑一个简单的系统的种群动力学没有空间结构，涉及四个物种。与之前的模型不同，这四个人形成了类似于桥牌游戏中的伙伴关系的联盟对。在离散随机动力学的有限系统中，除了4个吸收态外，所有的吸收态都是由一个伙伴对共存组成的。从主方程出发，我们导出了一组平均场演化方程。这种方法预测复杂的时间依赖性的系统和幸存的合作伙伴对是一个较大的产品，他们的实力（消费率）。模拟通常会证实这些情况。除此之外，还揭示了更丰富的行为，包括复杂的灭绝概率和幸存对中人口比例的非平凡分布。这些发现自然提出了许多有趣的问题，这反过来又暗示了未来各种各样的研究途径，特别是对于自然界中更现实的多物种竞争模型。
2010-11-22 cond-mat.stat-mech q-bio.PE
Co-evolution of nodes and links: diversity driven coexistence in cyclic competition of three species
当三个物种在$N$个体的混合随机系统中循环竞争时，灭绝通常发生在系统大小$N$的时间尺度上。例如，在石头剪刀布游戏或保守的洛特卡-沃尔泰拉模型中，每对个体都可以在一个完整的图上相互作用。在这里，我们表明，如果竞争的个人也有一个“社会气质”是内向或外向，导致他们分别削减或增加链接，然后长寿命的状态，所有物种共存时，内向和外向都存在。这些状态是非平衡准稳态，由物种竞争和网络动态之间的微妙平衡维持。值得注意的是，许多现象都体现在平均场描述中。然而，一个直观的理解，为什么多样性稳定的共同发展的节点和链接动态仍然是一个悬而未决的问题。
2018-08-17 cond-mat.stat-mech nlin.AO physics.soc-ph
Stochastic niche-based models for the evolution of species
本研究扩展了Price的适应性辐射模型，通过增加生态位维度并引入物种灭绝与生态位移除机制，利用连续时间随机过程生成系统发育树，并借助多种统计量评估其现实性。
2023-09-06 math.PR q-bio.PE
A model of discrete Kolmogorov-type competitive interaction in a two-species ecosystem
生态系统是一个非线性的动力系统，它的轨道引起了系统中观察到的复杂性。生态系统的不同组成部分在离散时间内相互作用，产生决定系统时间演化轨迹的涌现特征。本文研究了一个玩具两种群生态系统的演化动力学，该系统被建模为离散时间Kolmogorov系统。据推测，只有这两个物种组成的生态系统，并相互竞争，以获得生长资源，介导的种间以及种内耦合常数，以获得资源的增长。数值模拟揭示了这些种群在演化过程中从规则动力学向不规则动力学的转变以及混沌的出现。我们发现，混沌动力学的存在或不存在是由种间相互作用系数。对于值的种间相互作用常数相距甚远，系统出现定期动态，这意味着共存的竞争种群的长期进化方案。
2015-07-28 math.DS q-bio.PE
On Long-Term Species Coexistence in Five-Species Evolutionary Spatial Cyclic Games with Ablated and Non-Ablated Dominance Networks
本文复现并反驳了Zhong等人关于RPSLS演化空间循环博弈的研究，发现消融支配网络弧后需运行千万级MCS才能揭示真实渐近结果，且消融仅改变收敛时间不影响最终状态。
2024-11-13 cs.CE q-bio.PE
Bioenergetic trophic trade-offs determine mass-dependent extinction thresholds across the Cenozoic
本研究开发三级营养食物链理论框架，基于生物能量权衡探索哺乳动物种群动态，发现体型依赖性灭绝阈值，揭示捕食者体型与饮食限制的关联及饮食泛化对食肉动物体型的影响。
2025-02-18 q-bio.PE
Evolution of genomes in the hybridogenetic populations modelled by the Penna model
背景：杂交生殖是一个非常有趣的例子，似乎在一个系统中集成的有性和克隆过程。在论文中描述的一个青蛙案例中，两个亲本物种--莱索纳蛙和里迪利亚蛙可以形成可育的杂交个体--可食蛙。杂交个体在减数分裂前（重组前结束）从其生殖系细胞中消除一个亲本单倍型，这意味着单倍型转移到配子中的克隆繁殖。这三个“物种”被称为“复杂物种”。为了研究这个复杂物种的杂交部分的基因组的进化，我们使用了基于蒙特卡罗的模型呈现年龄结构的人口。该模型能够分析缺陷等位基因在个体基因组以及整个群体的遗传库中的分布。结果如下：我们已经表明，杂交种种群的长期隔离导致物种形成，通过出现特定的互补单倍型集在他们的遗传库。缺陷等位基因的比例增加，但杂合基因座中的缺陷得到补充。然而，即使是两个亲本物种产生的新杂种或杂种与其中一个亲本物种杂交产生的少量供应也会阻止物种形成，并将基因组进化的策略从补充达尔文选择转变为纯化达尔文选择。
2009-03-17 q-bio.GN q-bio.PE
Comparative study of the evolution of human cancer gene duplications across fish
对癌症相关基因的比较研究使我们能够获得有关这些基因的进化和功能的新信息，而且还可以了解癌症作为生物系统和物种生活史〈动〉<动>的驱动力。到目前为止，癌症基因的比较研究主要集中在哺乳动物身上。在这里，我们提供了第一个鱼类癌症相关基因拷贝数变异的比较研究。由于鱼类在进化上比哺乳动物更古老，遗传上更多样化，它们的肿瘤抑制机制不仅应该包括大多数哺乳动物的机制，而且还应该揭示新的（但可能是遗传上更古老的）以前未发现的机制。我们已经将Enhancement数据库中65种鱼类的测序基因组与COSMIC数据库中的癌症基因信息进行了匹配。通过使用Ensembl CAFE数据（提供用于基因拷贝数计数的物种树）计算跨物种的基因拷贝数，我们能够开发用于直系同源物鉴定的新颖的、资源需求较少的方法。我们的分析表明，与癌症相关的基因拷贝数变异（CNV）和鱼类物种的最大寿命的掩盖关系，这表明，较高的肿瘤抑制基因CNV延长和癌基因CNV缩短寿命，当这两个性状被添加到模型。基于肿瘤抑制基因和癌基因CNV之间的相关性，我们能够显示哪些物种具有与癌基因相关的更多肿瘤抑制基因。因此，可以认为这些物种对致癌过程具有更强的遗传防御。鱼类研究可能是一个很大程度上未开发的宝库，了解癌症的进化和生态学，通过提供新的见解研究癌症和肿瘤抑制，除了鱼类进化，生活史权衡和生态学的研究。
2021-12-14 q-bio.GN q-bio.PE
A Developmental Network Theory of Gynandromorphs, Sexual Dimorphism and Species Formation
雌雄同体是指至少有两个不同的身体部位是不同性别的生物。两性异形体是雌雄各半。在这里，我们发展了一个理论的雌雄同体个体发育的基础上发展控制网络。该理论解释了在多细胞生物中发现的所有已知雌雄同体变体的胚胎发生。该理论还预测了大量各种各样的更微妙的雌雄同体形态尚未被发现。雌雄同体发育的网络理论与理解两性异形（同一物种的雄性和雌性有机体之间的形态差异）和医学病理学（例如半增生（单性个体中正常对称的身体部位的不对称发育））直接相关。雌雄同体的网络理论提出了关于个体发育中发育控制的基本问题。这反过来又表明了一个新的理论的起源和进化的物种，是基于合作的相互作用和冲突之间的发展控制网络的单倍体基因组和表观基因组的潜在性伴侣的生殖。这种基于网络的物种起源理论是我们对进化过程理解的一个范式转变，超越了以基因为中心的理论。
2012-12-21 q-bio.GN q-bio.MN q-bio.PE
