Evolutionary stochastic dynamics of speciation and a simple genotype-phenotype map for protein binding DNA
物种形成对于理解地球上生命的巨大多样性至关重要。与目前的现象学模型相比，我们开发了一种生物进化的方法来研究物种形成，涉及两个地理上隔离的人群的蛋白质结合DNA的共同进化。我们的研究结果预测，尽管中性扩散的性状空间中的杂交种，较小的人口有较高的物种形成率，由于序列熵poising人口更接近不相容的区域的表型空间。这项工作的一个关键教训是，序列熵的非平凡贡献引起了强烈的种群规模依赖于物种形成率。
2013-05-12 q-bio.PE
The Moran model as a dynamical process on networks and its implications for neutral speciation
New England Complex Systems Institute（新英格兰复杂系统研究所）；Universidade Estadual de Campinas（坎皮纳斯州立大学）
Moran模型作为网络上的动态过程，揭示了空间网格网络与距离隔离机制的关系，并探讨了其对中性物种形成和生物多样性的理论影响。
2011-04-16 nlin.AO q-bio.PE
Assortativity in sympatric speciation and species classification
该研究扩展 Derrida–Higgs 同域模型，通过引入基于性状的选型交配，证明小基因组也能产生生殖隔离，并提出中性性状可用于物种分类。
2024-09-16 q-bio.PE
A phase transition between the niche and neutral regimes in ecology
生态学中一个正在进行的争论是关于生态漂移和选择对群落聚集的影响。在这里，我们表明，有一个尖锐的相变在不同的生态群落之间的选择占主导地位的政权（生态位阶段）和漂移占主导地位的政权（中性阶段）。模拟和分析结果表明，种群规模大、环境相对稳定的群落有利于进入生态位阶段，而种群规模小、环境波动的群落有利于进入中性阶段。我们的研究结果表明，即使在具有不同特征的物种所居住的社区中，也可能出现明显的中性种群。
2014-03-28 cond-mat.stat-mech q-bio.PE
Distinguishing niche and neutral processes: issues in variation partitioning statistical methods and further perspectives
方差分割方法是建立在多元统计基础上的一种方法，在群落生态学中被广泛应用于不同类群和不同生境的研究。在这里，我进行了文献综述的发展和应用的方法，然后讨论了现有方法的局限性和困难的抽样方案。这项工作的中心目标是提出一些潜在的实用方法，可能有助于克服传统的基于最小二乘的回归建模的不同问题。各种回归模型被认为是比较。在最初的模拟中，我发现广义加性模型（GAM）具有最高的精度来预测变化分量。因此，我认为其他先进的回归技术，包括GAM和相关模型，可以用于变异划分，以更好地量化物种分布的聚集情景。
2014-03-28 q-bio.PE
Speciation in the Derrida-Higgs model with finite genomes and spatial populations
德里达和希格斯提出的物种形成模型表明，在没有自然选择或任何类型的地理隔离的情况下，有性繁殖的种群可以分裂成不同的物种，前提是交配是强制性的，并且参与这一过程的基因数量是无限的。在这里，我们重新审视这个模型，并模拟它的有限基因组，重点是多少基因，它实际上需要触发中性同域物种形成的问题。我们发现，在原始模型中使用的典型参数，它采取的顺序的$10^5$基因。我们比较的结果与一个类似的空间明确的模型，其中约100个基因足够的物种形成。我们表明，当基因的数量是小的物种出现强烈隔离的空间。另一方面，对于更大数量的基因，种群的空间结构不那么重要，物种分布重叠相当大。
2017-01-05 q-bio.PE
Understanding Species Abundance Distributions in Complex Ecosystems of Interacting Species
生态位和中性学说〈动〉<动>是生态学中两个流行但争议很大的观点，它们被用来解释生物多样性的格局。生态位理论强调物种之间的选择性差异和种间相互作用对群落形成的影响，而中性学说〈动〉<动>则假设物种之间的功能等价，并指出随机性是生态动态的主要驱动力。在这项工作中，我们在这两个对立的理论之间架起了一座桥梁。从一个具有人口统计噪声和随机对称相互作用的Lotka-Volterra（LV）模型出发，解析地导出了种群的平稳统计量和物种多度分布（SAD）.利用这些结果，我们证明了该模型可以表现出三类SAD常见于利基和中性学说〈动〉<动>，并发现了条件，允许生态系统之间的过渡这些不同的制度。因此，我们调和如何中性的统计可能会出现从一个不同的社区与利基分化。
2021-03-04 q-bio.PE
Diversity patterns and speciation processes in a two-island system with continuous migration
地理隔离是物种形成的核心机制，但种群的完全隔离是罕见的。虽然物种形成可能会受到阻碍，如果基因流是大的，中间水平的迁移可以通过引入遗传新的半隔离的人群或建立小社区的移民，加强物种形成。在这里，我们考虑了两个岛屿的中性模型的物种与连续迁移和研究多样性模式的迁移概率，人口规模，和参与生殖隔离〈动〉<动>（被称为基因组大小）的基因数量的函数。对于小的基因组，低水平的迁移诱导了岛屿上的物种形成，否则不会发生。多样性，但是，急剧下降到一个单一的物种居住在两个岛屿的迁移概率增加。对于大的基因组，即使岛屿是严格隔离的，同域物种形成也会发生。然后，每个岛屿的物种丰富度随着迁移的可能性而增加，但物种总数随着它们成为世界性的而减少。对于每个基因组大小，每个种群大小都有一个最佳迁移强度，使物种数量最大化。我们讨论了观察到的迁移引起的物种形成模式，以及它们如何增加岛屿系统中的物种丰富度，同时促进岛屿之间的不对称性，阻碍特有性。
2022-06-07 q-bio.PE
Modelling the Evolution of Spatially Distributed Populations in the Uniformly Changing Environment - Sympatric Speciation
我们模拟了年龄结构种群的进化，其个体由其二倍体基因组表示，分布在一个正方形格子上。通过打开或关闭某些要求，整个领土上的环境条件以相同的方式同时发生变化。在特定时间内积累在基因组中的突变是中性的，但如果环境再次需要它们的功能，它们可能导致个体的遗传死亡。种群的生存是由于个体基因组中保留了一些剩余的遗传信息。环境的变化引起了种群数量的波动。由于模拟中个体空间分布在格子上，并将交配伙伴之间的最大距离作为模型参数，种群内的近交系数变化不均匀，随着种群规模的波动，物种形成现象增强。
2009-11-04 q-bio.PE
Phenomenology and dynamics of competitive ecosystems beyond the niche-neutral regimes
生态种群的结构、组成和稳定性是由这些群落内的种间和种内相互作用形成的。这些相互作用与移民等其他因素的相互作用如何在噪音和波动的情况下控制生态系统的结构、多样性和长期稳定性，仍有待充分了解。我们解决这个问题，使用一个最小的模型，相互作用的多物种的生态社区，包括竞争，移民和人口噪音。我们发现，完整的相图表现出丰富的行为与多个制度，超越了经典的“利基”和“中性”制度，扩展和修改的“中性”或“利基”二分法。特别是，我们观察到新的制度，不能被描述为“利基”或“中性”的多模态物种丰度分布观察。我们描述了不同制度之间的过渡，并展示了它们是如何从潜在的物种更替，灭绝和入侵的动力学。我们的模型作为一个最小的空模型的嘈杂的竞争性生态系统，对更复杂的模型，包括突变和环境噪声等因素可以进行比较。
2023-01-13 physics.bio-ph q-bio.PE
Model Inadequacy and Mistaken Inferences of Trait-Dependent Speciation
物种丰富度在整个生命树中变化很大，人们对确定影响物种增殖率的生态，地理和其他因素有很大的兴趣。最近的方法明确建模的字符状态，物种形成率和灭绝率之间的关系，系统发育树- BiSSE，GISSSE，GeoSSE，和相关的模型-已被广泛用于测试假设的字符状态依赖的多样化率。在这里，我们记录了令人不安的容易与中性性状推断有统计学显着的协会与物种形成率。我们首先证明了一个已知的模型假设违反这种不幸的影响：物种形成率的变化与不包括在模型中的字符。我们进一步表明，对于许多经验性的不确定性，在没有状态依赖多样化的情况下模拟的字符表现出更高的I型错误率，这表明该方法容易受到额外的，未知的模型不足。对于进化缓慢的特征，根本原因似乎是一个统计框架，不需要重复的性格状态和多样化的变化。然而，虚假的字符状态和物种形成率之间的关联出现，即使是缺乏系统发育信号的性状，这表明系统发育的伪复制本身不能完全解释这个问题。这一现象的严重程度令人惊讶，这表明文献中报道的许多特质多样化关系可能并不真实。更一般地说，我们强调需要诊断和理解的后果，模型不足的系统发育比较方法。
2014-12-22 q-bio.PE
Intermittent migration can induce pulses of speciation in a two-island system
本研究构建海平面波动驱动的双岛中性物种形成模型，发现间歇性迁移可产生严格隔离或持续迁移下不存在的成种脉冲，印证了可变迁移对物种多样化的重要影响，为类群脉冲假说提供支持。
2023-06-05 q-bio.PE
A generalized neutral theory explains static and dynamic properties of biotic communities
了解塑造生态群落的力量对基础科学和保护至关重要。近年来，在用简单和一般的模型解释社区方面取得了相当大的进展，中性学说〈动〉<动>就是一个突出的例子。然而，尽管中性学说〈动〉<动>成功地解释了物种丰度分布等静态模式，但它却因对基本动态模式做出不切实际的预测而受到批评。在这里，我们将环境随机性的中性框架，并表明，由此产生的广义中性学说〈动〉<动>是能够预测现实模式的人口和社区动态。将该理论应用于实际数据（巴罗-科罗拉多岛的热带森林），我们发现它更好地拟合了观测到的短期波动分布，这种波动的时间尺度，以及成分相似性随时间的衰减，而不是原来的理论，同时保留了其解释物种丰度静态模式的能力。重要的是，虽然所提出的理论是中性的（所有物种在功能上都是等同的）和随机的，但它是一个基于生态位的理论，因为物种对环境变化的人口反应不同。我们的研究结果表明，这种整合的生态位力量和随机性在一个最低限度的中性框架是非常成功的解释基本的静态和动态特征的生态群落。
2014-06-11 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
Pruning the Tree of Life: k-core Percolation as Selection Mechanism
我们提出了一个进化模型，旨在再现化石数据的统计特征，特别是灭绝事件的分布，每属物种的分布和寿命的分布，所有这些都是已知的幂律类型。该模型结合了种间相互作用和祖先关系。这项工作的主要新颖之处是显示的K-核心渗流作为一种选择机制的可行性。我们给出了可观察到的分布的理论预测，通过计算机模拟确认其有效性，并报告与化石数据良好的一致性。该模型的一个关键特征是由底层物种相互作用的拓扑结构决定的共同进化的适应度景观，生态位自然出现。预测的分布是独立的物种形成的速度，即是否采取渐进或间断的进化观。
2008-06-05 q-bio.PE
Neutral selection
哈贝尔的生物多样性中性学说〈动〉<动>成功地解释了观察到的许多生态群落的组成，但它依赖于物种之间严格的人口等效性，没有为选择，适应和物种形成等进化过程提供空间。在这里，我们将展示如何将中性学说〈动〉嵌入达尔文的框架。在具有二次最大值的适应度景观中，选择限制现存物种具有接近最优的性状，因此存活物种之间的适应度差异很小。对于足够小的突变步骤，社区结构完全符合Fisher对数系列物种丰度分布。该理论对中等量的环境噪声相对不敏感，其中适应度最大值的位置按无噪声分布的宽度的顺序变化。添加非常大的环境噪声的模型定性地改变了丰度分布，转换成幂律衰减的大物种的指数下降，典型的中性模型与环境噪声。
2012-11-15 q-bio.PE
The effect of environmental stochasticity on species richness in neutral communities
环境随机性是一个不稳定因素，增加了种群的丰度波动和灭绝率。然而，群落的稳定性可能受益于物种对环境变化的差异反应，由于存储效应。本文提供了一个系统和全面的讨论这两个矛盾的趋势，使用最近提出的时间平均生物多样性的中性模型，其中包括环境随机性和人口噪声，并允许灭绝和物种形成的metacperity版本。我们表明，人口统计噪声纳入模型是必不可少的，其适用性，产生现实的行为时，适应度变化相对较弱的系统。物种丰富度对环境随机性强度的依赖性随着环境变化的相关时间的增加而变号。这种转变标志着存储效应不再成功稳定社区的点。
2016-02-09 q-bio.PE
Population Density as an Equalizing (or Misbalancing) Mechanism for Species Coexistence
尽管普遍承认的作用，生态位和健身的差异，在社区动态，物种丰富度已被创造为一个相关的功能，不仅关于生态位的观点，而且根据中立的观点。在这里，我们探索了一个最小概率随机模型，以评估种群相对初始和总丰度对物种相互竞争的机会及其在时间上的持久性的作用（即，不稳定共存）。研究结果表明，考虑到种群统计特性的随机性和封闭群落中个体的保守性（零和假设），种群初始多度不仅会强烈影响物种间的竞争机会，而且会影响物种在特定时间段内的共存期。系统承载力可以通过加剧适应度不平等和影响共存期的大小，在物种共存中发挥重要作用。该研究还表明，种群初始丰度可以作为一种均衡机制，减少适合度的不平等，这可以有利于物种共存，甚至使不适合的物种更有可能胜过更适合的物种，从而在缺乏生态位机制的情况下主导生态群落。
2013-11-07 q-bio.PE
The general theory of species abundance distributions
今天生态学的一个中心问题是决定自然群落中物种相对丰富度的因素。将统计物理学的原理适当地应用于物种丰度分布（SAD）问题，使我们能够确定对所观察到的近乎普遍的特征负责的基本生态学原理。这些原则是（i）限制生态行会中的个人数量和（ii）人均出生率和死亡率。因此，我们统一了Hubbell [1]的中性学说〈动〉<动>、Volkov等人[2，3]的主方程方法和最近尝试部署统计力学来处理这个问题的Pueyo等人[4]的特殊[极端小生境]理论;我们在[4]中确定了先验的真正起源。我们还发现，在我们的研究结果清楚地表明，生态位必须是非常灵活的，各种规模的时间波动是相当重要的社区结构。
2011-05-09 q-bio.PE
Linking statistical and ecological theory: Hubbell's unified neutral theory of biodiversity as a hierarchical Dirichlet process
中性模型假设物种之间的生态等价性，为群落组装提供了零模型。在哈贝尔的生物多样性统一中性学说〈动〉<动>（UNTB）中，许多地方社区通过不同的移民率与单一的元生态性联系在一起。我们的能力，以适应全面的多站点UNTB迄今为止一直受到限制，缺乏一个计算上易于处理和准确的算法。我们发现，一个大类的中性模型，这种大陆岛屿结构，但不同的当地社区动态收敛在大人口限制的层次狄利克雷过程。使用这种近似，我们开发了一个有效的贝叶斯拟合策略的多站点UNTB。我们还可以使用这种方法来区分给定非中立元属性分布的中立本地社区组装和元属性也中立组装的完整UNTB。我们将这种拟合策略应用于热带树木和包含来自278个人类肠道微生物组的570，851个序列的数据集。热带树木数据集与UNTB一致，但在整个社区层面上拒绝了人类肠道中性。然而，当我们将该算法应用于同一分类群内不同级别的分类分辨率的肠道微生物物种时，我们发现某些属内的物种丰度几乎与当地社区组装一致。在更高的分类级别上，情况并非如此。这表明肠道微生物群比宏观生物更强烈的生态位限制，不同的群体采用不同的功能角色，但在这些群体的多样性可能至少部分地保持中立。我们还观察到，在家庭Ruminococcaceae内的体重指数和移民率之间的负相关性。
2020-09-13 q-bio.PE
Neutral networks of genotypes: Evolution behind the curtain
自从150年前查尔斯·R·达尔文的《物种起源》一书出版以来，我们对进化过程的理解已经有了很大的进步。达尔文.二十世纪见证了在正式理论框架内拥抱复制、突变和选择的巨大努力，最终能够预测进化种群的动态和命运。然而，在过去几十年中收集的大量经验证据强烈表明，这些经典模型的一些假设需要进行深刻的修正。生物体的生存能力不依赖于独特和最佳的基因型。发现大量基因型（或中性网络）产生相同的表型-在最后一个术语中是相同的生物体-揭示了，很有可能，通过对基因组空间的低成本探索，可以在种群中找到，获得和固定非常不同的功能解决方案。“幕后的进化”可能是进化论面临的一些当前难题的答案，比如在化石记录中观察到的经过很长时间停滞的快速物种形成过程。
2010-02-14 q-bio.GN q-bio.PE
Modelling species distributions using remote sensing predictors: Comparing Dynamic Habitat Index and LULC
本研究在物种分布建模中比较了动态栖息地指数（DHI）与传统LULC指标，发现两者总体预测精度相似，但DHI基于连续遥感数据不受地理偏差影响，是更具空间中性的生态位预测变量。
2025-09-18 q-bio.PE q-bio.QM
Species abundance distributions in neutral models with immigration or mutation and general lifetimes
我们考虑一个一般的，中立的，动态的生物多样性模型。个人有i.i.d.生命周期不一定呈指数分布，每个个体都以恒定的速率λ独立生育。我们假设类型是克隆遗传的。我们认为两类物种形成模型在这种情况下。在迁移模型中，一个完全新种<动>的新个体以恒定的速率μ单独进入种群（例如，从大陆到岛上）。在突变模型中，每个个体在其生殖系中独立地经历点突变，以恒定的速率θ。我们感兴趣的是物种丰度分布，即，在由k个个体代表的物种的数目中，k = 1，2，.，在移民模型中记为I_n（k），在突变模型中记为A_n（k），n，当总人口中有n个个体。在移民模型中，我们证明了k个个体在时间t所代表的物种数（I_t（k）; k \ge 1）是独立的Poisson变量，其参数为Fisher对数序列.当种群的总大小等于n时，这导致由Ewens抽样公式给出的物种多度分布。特别地，I_n（k）收敛为n \to \infty到具有平均值γ/k的泊松r.v.，其中γ：= μ/λ。在变异模型中，作为n \to \infty，我们得到了n ^{-1} A_n（k）几乎处处收敛于一个非随机显式常数.在临界线性生灭过程的情况下，这个常数由Fisher对数级数给出，即n ^{-1} A_n（k）收敛于α ^{k}/k，其中α：= λ/（λ + θ）.在这两个模型中，最丰富的物种的丰度进行了简要讨论。
2010-09-01 math.PR q-bio.PE
Coexistence and invasibility in a two-species competition model with habitat-preference
物种间竞争的结果受物种的空间分布以及诸如人口随机性、移民通量和偏好栖息地的存在等效应的影响。我们介绍了一个基于个人的模型，描述了两个物种的竞争，并将所有上述成分。我们发现，栖息地偏好的存在-产生空间小生境-强烈稳定了两个物种的共存。消除栖息地偏好-中性动态-该模型产生的模式，如人口规模的分布，几乎相同的栖息地偏好的存在下获得的，提供了一个较高的移民率被认为是。尽管在人口分布的相似性，我们表明，入侵性能依赖于栖息地的偏好在一个非平凡的方式。特别是，中性模型的结果更入侵或更少的入侵，这取决于比较是在相同的移民率或在人口规模的平均分布，分别。我们讨论的相关性，这些结果的解释入侵性实验和物种占用的首选栖息地。
2010-06-02 cond-mat.stat-mech q-bio.PE
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
