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格子上的Noisy Penna模型

作　者: 翟丽娜
导　师: 贺明峰
学　校: 大连理工大学
专　业: 应用数学
关键词: Penna模型 Monte Carlo方法 Synchronized Noisy模型演化白噪音 Noisy Penna模型
分类号: Q-3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 32次
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内容摘要

在生物数学领域中,研究生物老化规律的方法和手段层出不穷。Noisy Penna模型是2006年元月由P.Biecek和S.Cebrat基于Penna模型提出来的,它很好地解释了生物的老化现象。和Penna模型不同,在Noisy Penna模型里不再有明确的个体所能承受坏基因的上限T,而代之以不同时刻个体遭受不同的内外生存压力。本文共分四章。第一章从总体上对生物数学模型和生物模拟模型的研究现状进行了简要的介绍。介绍它产生、发展和存在的问题等,并给出了本文核心部分所要用到的格子上的邻居和边界条件概念。第二章从方法论的角度介绍了具有年龄结构的现阶段最成功的生物演化模型——Penna模型,并介绍了其在无性繁殖、有性繁殖及格子上的具体应用规则和得到的一些结果。第三章详细介绍了本文主要模型的雏形——Noisy Penna模型及其发展应用的研究现状。第四章借鉴生物数学模型一些理念,在现有的生物老化模型Noisy Penna模型的基础上,建立了基于网格的修正的Noisy Penna生物老化模型。通过模拟发现,在稳定情形下,个体数目及其适应性分布的模拟结果和实证结果有较好的吻合,所有存活个体中各年龄个体所占比例随年龄的增大而呈指数下降,当基本环境较小时,个体是否死亡主要由迁移所决定；反之则主要由noise决定。给出了对死亡率的模拟结果,发现各年龄(除最大年龄B岁)个体的死亡率受微弱的年龄影响,同时当整个地域存在多块不好的地形(但其所占比例小)时,如果好坏环境相邻,坏环境地域上的个体的灭绝会得到延缓,但最终还是会灭绝。而当地域上环境发生重大变化时,种群个体数目会发生显著变化,反之变化不明显。并且本文还讨论了在该模型下迁移率和最小繁殖年龄对空间分布的生物演化的影响,并得到了相应的结论。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
引言  8-10
1 生物数学模型简介  10-19
  1.1 生物数学模型  11-13
  1.2 生物模拟模型  13-17
    1.2.1 常用的模拟技术  13-14
    1.2.2 发展现状  14-15
    1.2.3 格子上的邻居概念  15-16
    1.2.4 格子上的边界条件  16-17
  1.3 问题与展望  17-19
    1.3.1 面临的问题  17-18
    1.3.2 展望  18-19
2 Penna模型  19-27
  2.1 无性繁殖的Penna模型  19-21
  2.2 有性繁殖的Penna模型  21-23
  2.3 格子上的Penna模型  23-27
3 Noisy Penna模型及其应用  27-36
  3.1 Noisy Penna模型  27-28
  3.2 Noisy Penna模型的发展  28-36
    3.2.1 引入学习机制的Noisy Penna模型  29-31
    3.2.2 考虑母亲照顾作用的Noisy Penna模型  31
    3.2.3 模拟个体老化和复杂性的丧失的Synchronized Noisy Penna模型  31-33
    3.2.4 Noisy Penna模型在瘟疫研究中的应用  33-36
4 格子上的Noisy Penna模型  36-53
  4.1 模型  36-37
  4.2 种群在格子上演化的模拟结果和分析  37-46
    4.2.1 格子上地形不相同时,种群的演化  38-42
    4.2.2 格子上地形相同时,种群的演化  42
    4.2.3 整个地域由几种不同地形构成时对种群的年龄结构的影响  42-43
    4.2.4 地域上不同的四种地形组合对种群数目分布和年龄结构的影响  43-44
    4.2.5 不好地形对种群分布和年龄结构的影响  44-45
    4.2.6 改变局部小环境对种群分布和年龄结构的影响  45-46
  4.3 不同最小繁殖年龄对生物演化的影响  46-49
  4.4 不同迁移率对生物演化的影响  49-52
  4.5 本章小结  52-53
结论  53-54
参考文献  54-58
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  58-59
致谢  59-61

格子上的Noisy Penna模型

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