Modeling Epidemic Dynamics of Mutant Strains with Evolutionary Game-based Vaccination Behavior
Southwest University（西南大学）
本文提出基于进化博弈的疫苗行为建模方法，用于分析突变株流行病动力学，通过引入疫苗接种状态和行为决策机制，有效预测和缓解疾病爆发。
2026-01-02 cs.SI physics.soc-ph q-bio.PE
Diversity, disparity, and evolutionary rate estimation for unresolved Yule trees
生物进化的分支结构赋予了相关生物体中表型性状值的统计依赖性。出于这个原因，比较宏观进化研究通常从描述感兴趣的生物体的进化关系的推断性进化开始。观察到的性状数据的概率可以通过假设性状进化的模型来计算，例如布朗运动，在这个固定树的分支上。然而，系统发育树本身对其他进化量的估计产生了统计上的不确定性，许多比较进化生物学家认为这棵树是一个讨厌的参数。在本文中，我们提出了一个框架，分析整合未知的系统发育树在比较进化的研究，假设树来自一个连续时间马尔可夫分支模型称为Yule过程。要做到这一点，我们推导出一个封闭形式的表达系统发育多样性的分布，这是一组分类群连接分支长度的总和。然后，我们提出了一个概括的系统发育多样性，这是相当于预期的性状差距在一组类群的进化关系是由一个圣诞节的过程中产生的，其性状的布朗运动的演变。我们推导出表达式的预期性状差异的分布下的圣诞树。给定一个或多个观察性状差异的进化枝，我们执行快速基于似然估计的布朗方差未解决的进化枝。我们的方法不需要模拟或固定的系统发育树。最后，我们用一个简短的例子说明了哺乳动物食肉目13个科的布朗速率估计，其中每个科的系统发育树都没有得到解决。
2012-07-20 q-bio.PE
Nonlinear learning and learning advantages in evolutionary games
无能作为一种学习或适应功能的想法是在进化博弈的背景下作为一个固定参数引入的。然而，活的生物体通常执行不同的非线性适应函数，例如幂律或指数适应度增长。在这里，我们将研究学习过程的功能形式如何影响不同行为类型之间的社会竞争。此外，我们扩展了我们的结果的进化游戏，在环境中的波动影响竞争物种的行为适应，并证明了生存的起始水平的无能的重要性。因此，我们定义了一个新的学习优势的概念，当环境不断变化，需要物种快速适应时，这一概念变得至关重要。这可能导致进化上的薄弱阶段，甚至进化稳定的种群变得容易受到入侵。
2018-10-22 math.DS q-bio.PE
Diversity and coevolutionary dynamics in high-dimensional phenotype spaces
我们研究宏观进化动力学的微观进化竞争模型扩展到长时间尺度。研究表明，对于一般的竞争模型，当演化动力学展开的表型空间维数较高时，连续表型的渐进进化变化（演化动力学）可能是非平稳的，甚至是混沌的.它还表明，进化多样化可以发生在表型空间的非平衡轨迹。我们通过研究多维表型空间中新兴谱系的长期共同进化动力学来结合这些思路。我们使用统计方法来研究许多不同系统的演化动力学。我们发现：1）对于给定的表型空间维度，对于中等数量的共存谱系，共同进化动力学趋于快速和非平稳，但当进化群落达到多样性饱和水平时趋于稳定; 2）饱和水平的多样性量随着表型空间维度的增加而迅速（指数）增加。这些结果对主要宏观进化模式（如适应性辐射、表型变化的长期时间模式和多样性的进化）的理论观点具有影响。
2017-02-10 q-bio.PE
Evolutionary multiplayer games on graphs with edge diversity
在过去的几十年里，结构化群体中的进化博弈动力学已经被广泛研究。然而，大多数先前的研究假设，个人的收益是完全由互动各方的战略行为和他们之间的社会关系只作为互动存在的指标。这种假设忽略了人际社会关系所携带的重要信息，如遗传相似性，地理邻近性和社会亲密度，这些信息可能对互动的结果产生至关重要的影响。为了模拟这些情况，我们提出了一个框架的进化多人游戏的边缘多样性，不同类型的边缘描述不同的社会关系图。策略行为与社会关系共同决定了互动者的最终收益。在弱选择下，我们提供了一个一般公式来预测一种行为对另一种行为的成功。我们将这个公式应用于各种不能用以前的模型处理的例子，包括劳动分工和关系或边缘依赖的游戏。我们发现，劳动分工有利于集体合作分解成几个游戏的规模较小的多人游戏。基于关系依赖博弈的进化过程可以用一个变换的统一博弈下的相互作用来近似。我们的工作强调了社会联系的重要性，并提供了有效的方法，以减少计算复杂性，在分析现实系统的演化。
2018-10-17 q-bio.PE
Evolutionary drivers, morphological evolution and diversity dynamics of a surviving mammal clade: cainotherioids at the Eocene--Oligocene transition
始新世-渐新世过渡（EOT）代表了一个时期的全球环境变化，特别是在欧洲显着，并与一个戏剧性的生物营业额。在这里，使用一个特殊的化石保存，我们记录和分析的多样性动态的哺乳动物分支，Cainotherioidea（偶蹄目），幸存下来的EOT和辐射后立即。我们从QuercyKonzentra-Lagerst {ä}tte（法国西南部）的物种水平上使用贝叶斯出生-死亡模型来推断它们的多样化历史。我们发现，cainotherioid多样性波动随着时间的推移，灭绝事件在EOT和渐新世晚期，并在渐新世早期的主要物种爆发。后者是符合我们的发现，cainotherioids有一个高的形态适应性的环境变化后，整个EOT，这可能发挥了关键作用，在生存和进化的成功，这支的后果。物种形成与温度和大陆分裂在一个时间连续的方式呈正相关，而灭绝似乎与环境变化以间断的方式同步。分支内的相互作用产生负面影响的cainotherioid多样化，而分支间的竞争可能解释他们最终在渐新世晚期下降。我们的研究结果提供了一个详细的动态图片的哺乳动物进化史的分支在全球变化的背景下。
2021-10-11 q-bio.PE
Diversity Evolution
贝多发展了一套通用的进化统计学，量化了进化过程中的适应性成分。在这些测度的基础上，他提出了一组4类进化系统。到目前为止，所有的人工生命系统都属于前三类，而生物圈，可能还有人类经济属于第四类。人工生命社区面临的挑战是准确识别这些自然进化系统与现有人工生命系统之间的差异。在ALIFE VII上，我展示了一项使用人工进化生态学的研究，称为\EcoLab。贝多的统计数据捕捉到了模型的定性行为。\EcoLab{}表现出前3个类别的行为，但没有表现出第4个类别的行为，其特征是多样性的无限增长。\EcoLab{}表现出一个临界面，由连通性和多样性之间的反比关系给出，模型不能在此之上停留很长时间。因此，为了获得无限的多样性增加，需要有一个相应的连接减少（或食物网修剪）过程。本文重新审视了这个问题，在两个可能的过程，减少生态系统的连接：专业化的趋势，并通过大陆漂移增加地理区域。
2002-10-18 nlin.AO q-bio.PE
Perceptual Rationality: An Evolutionary Game Theory of Perceptually Rational Decision-Making
Max Planck Institute of Animal Behavior（马克斯·普朗克动物行为研究所）；Centre for the Advanced Study of Collective Behaviour, University of Konstanz（康斯坦茨大学集体行为高级研究中心）；Department of Biology, University of Konstanz（康斯坦茨大学生物学系）
本文提出感知理性框架，通过群体合作互动中的进化博弈论，揭示理性决策与行为多样性及生态-进化模式的关系，指出多样性可能损害公共物品提供。
2025-06-21 cs.GT physics.soc-ph q-bio.PE
Evolutionary Advantage of Diversity-Generating Retroelements in Switching Environments
Sorbonne Université（索邦大学）；Institut Pasteur, Université Paris Cité（巴斯德研究所，巴黎西岱大学）
研究揭示了多样性生成逆转录元件在环境切换条件下通过进化优势维持其超突变机制的机制。
2026-02-18 cond-mat.stat-mech q-bio.PE
Behavioral Modernity and the Cultural Transmission of Structured Information: The Semantic Axelrod Model
文化传播模型在解释旧石器时代工具包的丰富性和多样性的增加方面脱颖而出。在旧石器时代晚期，技术不仅在多样性方面有所增加，而且在复杂性和相互依赖性方面也有所增加。正如Mesoudi和O'Brien（2008）所表明的那样，选择广泛地支持对分层和结构化信息的社会学习，多项研究表明，在社会学习环境中进行教学可以提高适应性。我们相信，教学也为更复杂的文化特征的传播提供了支架。在这里，我们介绍了阿克塞尔罗德（1997）的文化分化模型的扩展，其中特质有先决条件的关系，社会学习是依赖于这些先决条件的顺序。我们研究由此产生的结构的文化剧目的学习环境范围从主要是非结构化的模仿，必要的先决条件的结构化教学，我们发现，在结合个人学习和创新，高概率的教学先决条件导致更丰富的文化剧目。我们的研究结果指出，我们可以建立更全面的解释旧石器时代的考古记录，以及其他情况下的技术变革。
2014-09-04 physics.soc-ph q-bio.PE
Behavioral Strategy Chases Promote the Evolution of Prey Intelligence
捕食者-猎物的共同进化通常被认为会导致相互的军备竞赛，产生越来越极端和复杂的特征。然而，这种方向性的变化并非不可避免。在这里，我们提供了一个以前未证明的动态，我们称之为“战略追逐”，其中人口探索的复杂程度相似，但不同的行为策略的证据。事实上，在进化中的数字生物种群中，随着猎物进化出更有效的捕食者回避策略，它们除了表现出更高水平的行为复杂性外，还探索了更广泛的行为策略。此外，共同进化的猎物变得更加善于觅食，显然是通过coopting组件探索的感觉和逃避回避策略到感觉和检索觅食策略。具体来说，我们证明了共同进化诱导行为空间的非升级探索，对应于显着的进化进步，包括越来越智能的行为策略。
2014-02-14 q-bio.PE
On the interplay of speciation and dispersal: An evolutionary food web model in space
我们介绍了一个进化的多营养食物网的迁移耦合在几个栖息地。与以往的研究，重点放在进化或空间方面，我们包括两者，并调查它们之间的相互作用。在当地，物种的出现、相互作用和灭绝都遵循Loeuille和Loreau在2005年提出的著名的进化食物网〈动〉<动>模型的规则。此外，物种能够在栖息地之间迁移。随着随机迁移，我们能够再现的多样性扩散关系的共同趋势：区域多样性随着迁移率的增加而减少，而本地多样性可以增加的情况下，一个低水平的扩散。此外，我们发现，总生物量在不同的补丁变得相似，即使物种组成仍然不同。随着适应性迁移，我们观察到的物种组成，斑块之间有很大的不同，并包含物种的祖先在两个补丁的后裔。这一结果表明，空间方面和进化过程的组合影响食物网的结构在不同的方式比他们单独。
2014-09-10 q-bio.PE
Evolutionary games on graphs
博弈论是从生物学到行为科学再到经济学的许多科学学科背后的关键范式之一。在其进化形式中，特别是当相互作用的代理人在特定的社会网络中联系时，基本的解决方案概念和方法与非平衡统计物理学中应用的非常相似。这篇评论为物理学家提供了该领域的教程式概述。前三节介绍了经典博弈论和进化博弈论的必要背景，从基本定义到最重要的结果。第四部分概述了非平均场型社会网络结构所隐含的拓扑复杂性。最后三节详细讨论了三个突出的模型类的动态行为：囚徒困境，石头剪刀布游戏，竞争协会。的审查的主要主题是在什么意义上，以及如何互动的图形结构可以修改和丰富的长期行为模式出现在进化游戏的图片。
2007-09-24 cond-mat.stat-mech nlin.AO q-bio.PE
Evolutionary features in a minimal physical system: diversity, selection, growth, inheritance, and adaptation
本文提出一个仅基于基本构建块热驱动附着与脱离的简单物理模型，能重现多样性、选择、生长、遗传与适应等生物演化特征，挑战了生命类属性的传统观念，并适用于多种实验实现。
2025-07-10 q-bio.PE
An evolutionary model of personality traits related to cooperative behavior using a large language model
Graduate School of Informatics（信息学研究科）；Nagoya University（名古屋大学）
本文提出一种基于大语言模型的人格特质进化模型，将合作行为的语言描述作为基因，利用LLM生成决策策略并指导基因突变，实验证明该模型能展现合作行为的进化且涌现词汇能反映行为倾向。
2023-10-03 cs.AI cs.CL cs.GT
The diversity of evolutionary dynamics on epistatic versus non-epistatic fitness landscapes
上位性适应度景观的种类比非上位性景观的种类更加多样化，因此存在只有在上位性存在的情况下才能实现的动力学现象是理所当然的。在这里，我们比较演化动力学的所有有限上位景观与所有有限的非上位景观，弱突变。我们首先分析平均适应度轨迹--也就是说，一个种群的预期适应度的时间过程。我们发现，对于任何上位适应度景观和起始基因型，总是存在一个非上位适应度景观和起始基因型，产生完全相同的平均适应度轨迹。因此，令人惊讶的是，可以通过上位景观实现的平均适应度轨迹的空间并不比可以通过非上位景观实现的平均适应度轨迹的空间更多样化。另一方面，我们表明，上位性适应度景观可以产生动态的时间演化的方差在整个复制种群的适应度和时间演化的预期数量的取代，不能产生任何非上位性景观。这些结果的可识别性的影响，努力推断上位性的数据类型，经常在实验人群中测量。
2015-03-07 q-bio.PE
Combinatorial properties of phylogenetic diversity indices
系统发育多样性指数提供了一种正式的方式来分配跨物种的“进化遗产”。两个自然多样性指数是公平比例（FP）和平等分裂（ES）。FP也被称为“进化独特性”，对于有根树来说，它与合作博弈理论中的Shapley值（SV）相同。在本文中，我们调查FP和ES可以不同的程度，树的形状上的指标是相同的，并研究FP和SV的等价性及其影响更详细。我们还定义和调查类似物的无根树（SV最初定义），这些指数，包括指数是密切相关的Pauplin表示系统发育多样性。
2019-10-02 math.CO q-bio.PE
The Diversity Paradox: How Nature Resolves an Evolutionary Dilemma
University of Birmingham（伯明翰大学）；University of Maryland School of Medicine（马里兰大学医学院）；Baltimore VA Medical Center（巴尔的摩退伍军人事务医疗中心）
适应变化的环境是生物系统的标志。性状的多样性是适应所必需的，并且可以影响面临新奇事物的种群的生存。在经过许多代保持稳定的生境中，稳定化选择减少了种群内的性状差异，从而似乎消除了在新环境中遗传适应性反应所需的多样性。巧合的是，实地研究已经证明了许多种群在长期的稳定选择和进化停滞下，在变化的环境条件下迅速进化。在这篇文章中，我们回顾了隐藏的遗传变异（CGV）如何解决这个多样性悖论，让人口在一个稳定的环境中逐渐积累隐藏的遗传多样性，揭示了性状差异时，环境的变化。而不是在冲突中，环境停滞支持CGV积累，因此似乎有利于快速适应新的环境中所建议的CGV的研究。同样地，已经发现退化在生物组织的许多水平上支持遗传和非遗传适应。退化，而不是多样性或冗余，合奏似乎在某些环境中的功能冗余，但在其他功能多样性。CGV和退化范式的适应集成在这篇评论中，揭示了一套共同的原则，支持在多个层次的生物组织的适应。通过对模拟研究、基于分子的实验系统、群体遗传学原理和田间实验的讨论，我们证明了CGV和简并性分别反映了互补的自上而下和自下而上的相同基本现象的概念化，并且可以说捕获了生物适应过程的普遍特征。
2011-12-14 cs.AI nlin.AO q-bio.PE
Derivation of evolutionary payoffs from observable behavior
解释动物的行为，特别是合作或自私，是对进化理论的挑战。竞争的策略应该遵循相应的达尔文收益的可用行为选项。然而，收益和决策过程很难观察和量化。在这里，我们提出了一个通用的方法，从可观察的统计相互作用的进化收益的推导。该方法被应用到男性碗和doily蜘蛛的战斗，捕食者检查棘鱼和狮子的领土防御，展示动物行为作为一种新型的博弈理论均衡。动物玩的游戏可以明确地从它们可观察的行为中推导出来，然而，由于我们无法观察到所有的信息交换机制（通信），重建可能受到根本性的限制。
2008-09-06 cs.GT physics.soc-ph q-bio.PE
Phylogenetic Diversity Rankings in the Face of Extinctions: the Robustness of the Fair Proportion Index
在资源有限的情况下，保护物种的规划往往涉及对优先考虑哪些物种的困难选择。确定物种优先次序的一种方法是考虑它们的“进化独特性”，即它们在系统发育树上的相对进化孤立性。在文献中已经引入了几种进化隔离指标或系统发育多样性指数，其中包括所谓的公平比例指数（也称为“进化独特性”得分）。该指数将一棵树的总多样性分配给所有叶子，从而为保护提供了一个简单的优先级标准。在这里，我们专注于从公平比例指数获得的优先顺序，并分析物种灭绝对这一排名的影响。更确切地说，我们分析了当一些物种灭绝时，排名顺序可能会改变的程度，并重新计算剩余类群的公平比例指数。我们发现，对于每个系统发育树，有边长，使每樱桃一叶灭绝完全逆转的排名。此外，我们表明，即使只有排名最低的物种灭绝，排名顺序可能会发生巨大变化。最后，我们分析了这两个灭绝的情况下（灭绝的排名最低的物种和灭绝的每樱桃一叶）的经验和模拟树木的集合的影响。在这两种情况下，我们都可以观察到优先顺序的显著变化，突出了我们的理论发现的经验相关性。
2021-07-01 math.CO q-bio.PE
New thoughts on an old riddle: what determines genetic diversity within and between species?
是什么决定了物种之间和物种内部的遗传多样性〈动〉性<动>，这个问题长期以来一直没有被现代进化理论（MET）所解决。然而，这并没有阻止研究人员使用MET来解释遗传多样性〈动〉<动>。在这里，我们研究了20世纪60年代对遗传多样性〈动〉性<动>的两个关键实验观察，一个是物种之间的，另一个是物种种群内的，这直接促进了MET的发展。众所周知，MET对这些观测结果的解释以及假设是不充分的。我们回顾了一个替代框架，最大遗传多样性〈动〉<动>（MGD）假说，使用公理和自然选择来解释绝大多数的遗传多样性〈动〉性<动>的最佳平衡，这在很大程度上是由生物体的复杂性的最新进展。MGD假设充分吸收了MET的已被证明的优点，并认为其假设仅与更有限的范围相关。这种新的综合解释了被忽视的向更高复杂性发展的现象，更重要的是，它有助于指导对进化和生物医学问题的生产性研究。
2015-10-21 q-bio.PE
A ubiquitous ~62 Myr periodic fluctuation superimposed on general trends in fossil biodiversity: II, Evolutionary dynamics associated with periodic fluctuation in marine diversity
我们研究与周期性化石生物多样性相关的演化动力学。生存时间小于4500万年的海洋属的起源/灭绝的一致周期性波动是论文I中分析的观察到的~ 6200万年周期性的来源。我们还表明，演化动力学的“长寿”属（那些生存>45万年）不参与周期性波动的多样性和不同的“短命”属。这两个属类的演化动力学之间的差异表明，周期性模式不是地质记录质量变化的产物。这两个以前未分化的系统的相互作用，加上长期增加的丰富的“长寿”属，可能是迄今无法解释的差异的来源，在演化动力学之间的古生代和后古生代的报告。测试类似于6200万年周期的化石生物多样性叠加在长期趋势的中生代如论文I所述，我们发现一个显着的（但较弱）的信号在沉积岩包，特别是碳酸盐岩，这表明一个连接。海洋动物中脆弱的“短命”部分的演化动力学存在周期性模式，这表明，环境条件的长期周期性波动能够影响海洋领域的进化，这是我们地球的特点。时间上的巧合比抽样偏差更符合共同的原因。一个先前确定的一组质量波动优先发生在下降阶段的6200万年的周期，支持的想法，周期性与生物重要的应力变化。进一步的工作应该集中在寻找可能揭示因果系统的物理现象的联系。
2010-11-19 astro-ph.EP astro-ph.GA physics.bio-ph
Evolution of cooperation in networked heterogeneous fluctuating environments
该研究突破传统同质充分混合种群假设，针对结构化异质种群，基于广义互惠规则分析复杂网络下波动环境对合作演化的影响，发现多网络组分类冻结态现象，证明广义互惠规则的稳态合作水平不低于无条件合作预测值，可应用于强化学习等人工系统开发领域。
2021-03-09 q-bio.PE
Linking evolutionary and ecological theory illuminates non-equilibrium biodiversity
生物多样性动态是否趋向于稳定的平衡仍然是生态学和进化中未解决的问题，对我们理解多样性及其保护具有重要意义。系统/种群遗传模型和宏观生态学理论代表了我们看待生物多样性的两个主要视角。虽然phylo/群体遗传学提供了一个平均的人口变化和多样性的时间尺度上的代地质时代，宏观生态学提供了一个非历史的描述的共性和稀有性在当代共同发生的物种。我们的目标是将这两种方法结合起来，以获得新的见解生物多样性的非平衡性质。我们帮助指导不久的将来的研究，呼吁生物信息学的进步和定量预测的大纲，使我们的方法成为可能。
2017-05-12 q-bio.PE
Progress and open problems in evolutionary dynamics
几十年来，进化一直吸引着定量和物理科学家：遗传信息的突变、重组和复制的随机过程如何产生生命的多样性？是什么决定了进化的速度？是否存在数量法则来支配和约束进化？进化是可重复的还是可预测的？从历史上看，进化的研究涉及物种的分类和比较，通常基于形态学。除了生物体和分子尺度上的表型，我们现在使用全基因组测序不仅揭示物种之间的差异，而且还以前所未有的细节来表征物种内的遗传多样性〈动〉性<动>。这种多样性可以与演化动力学定量模型的预测相比较。在这里，我们回顾了群体遗传学和进化的关键理论模型，以及来自实验室进化实验、病毒种群纵向采样、微生物群落和免疫库研究的数据实例。在所有这些系统中，进化都是由经常变化的生物和物理环境塑造的。虽然这些可变的环境可以隐式地模拟宿主-病原体共同进化的情况，但动态环境和新兴生态往往不能被忽视。从观测和理论模型两方面综合不同尺度上的动态，仍然是更好地理解进化的一个重大挑战。
2018-04-20 q-bio.PE
Diversity in Evolutionary Dynamics
本文研究有性繁殖物种的进化动力学，证明在多于两种表型时，多样性不能在所有时刻维持，但可在无限频繁意义上维持，反驳并修正了先前结论。
2024-07-05 cs.CE cs.GT q-bio.PE
On properties driving diversity index selection
本研究探讨如何找到最合适的系统发育多样性指数，具体分析了将捕捉高水平PD的要求形式化、在边长度不确定时维持分类单元评分的驱动作用，并通过案例研究展示新选择机制且与现有指数比较。
2025-02-11 math.OC q-bio.PE
Evolution leads to a diversity of motion-detection neuronal circuits
Department of Computer Science and Engineering（计算机科学与工程系）；BEACON Center for the Study of Evolution in Action（进化行为研究灯塔中心）；Department of Microbiology and Molecular Genetics（微生物学与分子遗传学系）；Program in Ecology, Evolutionary Biology, and Behavior（生态学、进化生物学与行为项目）；Department of Physics and Astronomy, Michigan State University（密歇根州立大学物理与天文学系）
进化生物学的一个核心目标是解释生物多样性的起源和分布。除了物种或遗传多样性〈动〉性<动>，我们还观察到复杂功能特征背后的回路（遗传或其他）的多样性。然而，虽然遗传和物种多样性〈动〉性<动>的起源和维持背后的理论已经研究了几十年，但关于不同功能回路起源的理论仍处于起步阶段。目前还不知道有多少不同的电路结构可以实现任何给定的功能，哪些进化因素导致不同的电路，以及特定电路的进化是由于自适应还是非自适应过程。在这里，我们使用数字实验进化来研究数字（人工）大脑中编码运动检测的神经回路的多样性。我们发现，进化导致编码运动检测电路的潜在神经架构的巨大多样性，即使是编码完全相同功能的电路。进化后的电路在冗余度和复杂性方面都有所不同（如以前在遗传电路中发现的那样），这表明类似的进化原理是使用任何基底形成电路的基础。我们还表明，一个简单的（设计）的运动检测电路，是最佳适应增益的复杂性时，进一步发展，并选择突变的鲁棒性导致这种增益的复杂性。
2018-06-05 cs.CV cs.NE nlin.AO
Boom-bust population dynamics can increase diversity in evolving competitive communities
长期以来，生物多样性〈动〉性<动>的起源和维持的过程和机制一直是生态学和进化学中的核心问题。竞争排斥原理指出，共存物种的数量受到资源数量的限制，或者受到物种在资源利用方面的相似性的限制。自然系统，如海洋中极端多样的单细胞生命，提供了相反的例子。众所周知，包含种群波动的数学模型可能导致违反排除原理。在这里，我们使用简单的生态进化模型来表明，某种类型的种群动力学，繁荣-萧条的动态，可以允许更大数量的多样性的进化比预期的稳定的平衡动态。繁荣-萧条动态的特点是长期的几乎指数增长（繁荣）和随后的人口崩溃由于竞争（萧条）。当这种生态动态被纳入一个进化模型，允许在连续的表型空间的适应性多样化，共存物种的繁荣-萧条周期的去荒漠化可以导致维持高水平的多样性。
2020-11-30 cond-mat.dis-nn nlin.CD q-bio.PE
Evolutionary dynamics from a variational principle
我们用一个思想实验证明，基于适应度的种群动力学进化方法不能对进化系统的长期行为做出定量的、可证伪的预测。进化系统的一个关键特征是持续不断地产生新种〈动〉<动>。这些新物种改变了现有物种的生存条件。即使是{ \em达尔文的恶魔}，一个假设的实体，在给定的时间内对所有物种的丰度及其适应度函数有确切的了解，也不能预先说明这些新奇事物对现有种群的影响。我们认为，适应性总是{ \it a postiori}知识-它测量但不能解释为什么一个物种有繁殖成功与否。为了克服这些概念上的限制，变分原理提出了一个自旋模型的进化系统的设置。我们推导出一个功能，这是最一般的进化制定的动力系统，即进化轨迹因果地出现作为一个功能的最小化。这个功能允许推导的渐近多样性的随机演化系统的平均场近似的解析解。我们测试这些近似相应的模型的数值模拟，并发现在多样性曲线的相变位置很好的协议。该模型还能够从几个人造和自然进化系统中再现时间序列的程式化事实。光将被扔在如何物种和他们的适应度景观动态共同进化。
2009-11-20 cond-mat.stat-mech q-bio.PE
Stochastic dynamics of adaptive trait and neutral marker driven by eco-evolutionary feedbacks
在生态进化框架下研究了中性多样性如何受到选择和适应的影响。在我们的模型中，我们研究了一个连续时间的有限总体，其中每个个体的特征是一个性状的选择和一个完全连锁的中性标记。人口动态是由出生和死亡、出生时的突变以及个体之间的竞争驱动的。性状价值影响生态过程（人口统计事件，竞争），竞争产生性状变异的选择，从而关闭生态进化反馈回路。该性状的人口统计学效应预计也会影响中性变异的产生和维持。我们考虑了一个大的人口限制与罕见的突变，假设中性标记突变速度比选择下的性状。证明了基于随机个体的过程收敛于一个新的带跳的测度值扩散过程，我们称之为替换Fleming-Viot过程（SFVP）。当限制在性状空间时，这个过程是由Metz等人（1996）首次引入的性状替代序列。在有利突变的侵入期间，发生遗传瓶颈，并且与该有利突变相关的标记被搭便车。通过严格分析搭便车效应和中性多样性是如何恢复之后，我们得到了时间尺度分离的条件，在此条件下，我们表明，标记分布近似的Fleming-Viot分布之间的两个性状取代。我们讨论了SFVP的影响，我们的理解下生态进化反馈的中性变化的动态，并说明了模拟的主要现象。我们的研究结果强调了突变，生态参数和性状值在选择性扫描后恢复中性多样性的共同重要性。
2014-05-22 math.PR q-bio.PE
Diversity of reproduction rate supports cooperation in the prisoner's dilemma game on complex networks
在人类社会中，个体的个人特征会影响个体策略采纳的概率。现在，我们研究如何人为施加限制的繁殖能力，推翻了一个人的健身，影响了进化过程。为了这个目的，我们采用进化囚徒困境游戏在不同的复杂图。繁殖限制可以有一个促进作用的合作，在不考虑互动网络的特殊性设置的演变。事实上，适当比例的生育能力较低的个体可能会导致合作者的完全优势，否则背叛将普遍存在。通过研究具有完全繁殖能力的个体组内的合作水平，我们发现，最近的促进合作的机制在概念上类似于以前报道的无标度网络。我们的研究结果表明，在繁殖能力的多样性，与固有的不同态度的个人，可以强制自私的竞争者之间的合作行为的出现。
2008-02-20 physics.bio-ph q-bio.PE
On the expected number of internal equilibria in random evolutionary games with correlated payoff matrix
随机博弈中平衡点的分析在进化对策论中引起了极大的兴趣，对于理解动力系统的复杂性，例如其行为、文化或生物多样性具有重要意义。到目前为止，分析主要集中在独立支付条目的随机游戏上。在本文中，我们克服了这个限制性的假设，考虑多人的两个战略的进化博弈的支付矩阵的条目是相关的随机变量。利用随机多项式理论的技巧，我们建立了一个内部（稳定）平衡点平均数的闭公式。然后，我们将这个重要的量的渐近行为，为大集团的大小和研究的相关性的影响。我们的研究结果表明，降低收益之间的相关性（即，一个战略家为不同的群体组成）导致更大的（稳定）平衡点的平均数，这表明系统或人口的行为多样性，可以通过增加独立性的收益条目。数值结果支持所得到的分析结果。
2018-07-06 math.AP math.DS math.PR
