Rūšių sambūvio supratimas per matematiką

Kaip poros sukuria visa tai. Autorius: Erida Gjini

Mokslininkai siūlo naują skirtingų mikrobų rūšių šeimininkų kolonizavimo modelį, kuris suteikia esminių pažangos suprantant biologinę įvairovę.

Kaip yra kuriama ir palaikoma biologinė įvairovė, yra pagrindiniai mokslo klausimai, kurie tampa vis svarbesni mūsų gyvenimo kokybei. Kaip sistemoje egzistuoja panašios rūšys? Kuris iš jų bus dominuojantis ar pašalintas? Ar sistema pasiduos pašalinei invazijai iš išorės? Ar galime numatyti šią interaktyvią dinamiką sistemose, kuriose yra daug skirtingų rūšių? Modeliavimas ir statistiniai metodai dažniausiai naudojami atsakant į šiuos klausimus, tačiau jų siūlomos ribotos prognozės paskatino Eridą Gjini, vadovaujančią tyrėją Instituto Gulbenkian de Ciência, bendradarbiaujant su Stenu Madecu iš Turo universiteto (Prancūzija) “. gilesnis matematinis tyrimas, siekiant ištirti bendras taisykles, apibūdinančias, aptinkančias ir atskleidžiančias tokias sistemas.

Du mokslininkai savo teorinio tyrimo pagrindu naudoja mikrobų perdavimo tarp šeimininkų sistemą. Tokio tipo sistemose kiekviena šeimininką kolonizuojanti rūšis gali pakeisti vietinę aplinką ir padaryti ją geresne ar blogesne, kolonizuodama kitos rūšies. Pagerėjęs jis apibūdinamas kaip palengvinimas porai; jei blogėja, tai atspindi judviejų konkurenciją. Šiame tyrime siūloma sistema, kuri nagrinėja, koks yra galutinis rezultatas daugybėje porinių sąveikų tinkle ir kaip nariai kartu „konstruoja“ savo sambūvį.

„Iš pradžių nežinojome, kaip porinė konkurencija ar palengvinimas tarp visų sąveikos narių pavertė pasaulinę sistemos dinamiką. Mums teko susidurti su daugeliu palyginimų, o jų skaičius išaugo lygiai su rūšių skaičiumi, kurį laikėme savo modelyje. Pavyzdžiui, dešimčiai rūšių turėsime daugiau nei 100 palyginimų, kuriuose galėsime dalyvauti “, – sakė Erida Gjini. Matematinė laiko ir skalės atskyrimo technika suteikia pranašumą, nes tai leidžia atskirti kintamuosius, kurie keičiasi greičiau nei tuos, kurie keičiasi lėčiau.

„Šio metodo dėka mes atradome paprastą lygtį, kuri priklauso replikatorių lygčių šeimai (kuri plačiai naudojama evoliucijos žaidimų teorijoje), kuri kontroliuoja dažnio dinamiką tarp rūšių mūsų modelyje. Tokio tipo palyginimai užfiksuoja daugelio žaidėjų kelių strategijų konkurencijos esmę ir tai, kaip laikui bėgant keičiasi jų sėkmė. Keista, kad čia randame „socialinių“ sąveikų matricą “, – aiškina Erida Gjini. Su šiais rezultatais tampa aišku, kad pasaulinę sistemos dinamiką galima visiškai numatyti pagal porinių sąveikų tipą ir kokybę.

“Mes tikime, kad tai pakeis tai, kaip žmonės studijuoja įvairaus tipo bendruomenes, ne tik epidemiologija, o tai buvo pirminė šio darbo motyvacija. Esminiu lygmeniu matematinė šio darbo kalba galiausiai reiškia, kad mes ne tik gyvename, bet ir esame įsišakniję į tarpusavio priklausomybės tinklą su kitais, kur individuali sėkmė priklauso nuo proksimalinių ryšių, bet ir nuo kylančio globalaus konteksto. “, – pabrėžia autoriai. Ši sistema suteikia analitinius ir skaičiavimo pranašumus tiriant ir interpretuojant aukštų matmenų sąveikos sistemas, ypač atsižvelgiant į jų stabilumą ir evoliuciją, ir nustato kolonizaciją kaip svarbų kelią sambūvio ir biologinės įvairovės link.

Nuoroda: Sten Madec ir Erida Gjini, 2020 m. Spalio 29 d. „N-genties kolonizacijos sąveikos numatymas: epidemiologija atitinka ekologiją ir replikatoriaus lygtį“. Biuletenis matematinei biologijai.
DOI: 10.1007 / s11538-020-00816-w

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Pristatome 260 milijonų metų žmogžudystę

Anteozauro reinkarnacija užpuola žolėdį Moschognathus. Autorius: Alexas Bernardini (@SimplexPaleo) Kadangi manyta, kad jis sunkus, lėtas ir vangus, 260 milijonų metų senumo Anteosaurus buvo žiaurus...

Biokuras ir chemijos gamyba iš vaiko paslapčių

San Clemente salos ožka Elway gali daug ko išmokyti apie biologinį apdorojimą. Kreditas: UC Santa Barbara Pradedant biokuru ir kitomis cheminėmis medžiagomis, baigiant metano...

Dalelių fizikai problemą, vadinamą „persekiojimu“, sprendė daugiau nei 20 metų.

Iliustracija seka spindulio keliu, kai jis eina per stačiakampę, radijo dažnio, vario, magneto, juodojo dipolio ir modulinę matavimo sistemą ir į dalelių detektorių. ...

Kiek pavojinga yra nauja SARS-CoV-2 (COVID-19) viruso mutacija?

Darbas Ciklologijos ir imunologijos instituto (IVI) Aukšto saugumo laboratorijoje. Kreditas: © IVI Koks naujas mm pokytis. Balta Koronavirusas II su sunkiais kvėpavimo simptomais...

2D medžiagų paėmimas sukimui

„Spintronic“ skaičiavimo meno koncepcijos iliustracija. Tskubos universiteto Aukšto slėgio fizikos instituto mokslininkai kuria naują molibdeno disulfido tranzistorių, kuris sukuria elektronų sukimosi vaizdą, kuris galėtų atverti...

Newsletter

Subscribe to stay updated.