gene-for-gene系のカオス的挙動についての研究

基因对基因系统的混沌行为研究

• 批准号: 09740575
• 负责人: 徳永 幸彦
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 1998
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09740575/
• 关键词: gene-for-gene; カオス; カオス的挙動; bit-matching; Individual-based model

自然界で観測される個体群動態の揺らぎと安定性の間の関係を説明する新しいアイデアとして、自然界はそもそもカオス的な素子が結合することによって安定化されているのだというアイデア(Homeochaos)が提出されている(Kaneko and lkegami 1992,Sole and Valls 1992)。しかしながら、これらの数理モデルには始めからChaos発生素子としての差分方程式などが組み込まれており、直接自然界の現象を参照するにはhuristic過ぎる。この様な理論と自然界との橋渡し的な役割を果たす現象として、gene-for-geneで記述される生態系がある。gene-for-gene系では関与するgeneが少ない場合は局所的な動態は振動が激しく不安定であり、関与するgeneの数が増すにつれて系全体の動態は安定するという報告がある(Thompson and Burdon 1992)。以上の点を踏まえて、数理モデルとしてChaos素子を含まず、gene-for-geneに準拠したIndividual-based modelを構築し、Homeochaos的な現象が果たして構築できるかどうかを、Hollandタイプの遺伝的アルゴリズムとbit-matching規則を用いた単純な生態モデルによって考察した。その結果、形成された生態系のほとんどは絶滅かover-shootするものであった。その中でも特に10,000世代まで存続するものに注目した場合、bit長が5以上の時に、穏やかでchaoticな動態を示し始めた。しかし、bit長が伸びるにしたがってchaoticな挙動をしめす系は少なくなって行った。すなわち、chaoticな挙動を示すためには、中程度のbit長が必要であることになる。また、chaoticな挙動を示す個体群は必ずしも個体群内の多様性が高い訳ではなかった。今後はこのbit-matching規則を使ったモデルをbuilding-blockとして、空間構造なども採り入れたモデルに発展し、更にchaoticな挙動について考察を進めて行く予定である。尚、この研究はTaming chaotic dynamicsingene-for-gene systemsというタイトルで第3回国際創発、複雑系、階層性、組織化シンポジウム(Espo,Finland)にて発表を行った(平成10年度海外出張旅費申請理由)。

A new description of the relationship between population dynamics and stability in nature has been proposed (Kaneko and lkegami 1992,Sole and Valls 1992). The mathematical equation of Chaos is composed of equations directly referenced to phenomena in nature. This theory describes the phenomena and gene-for-gene interactions in nature. Gene-for-gene system is related to the number of genes in the gene system and the number of genes in the gene system is increased. The above points are discussed in detail. Chaos elements are included in the gene-for-gene model. Homeochos phenomena are studied in detail. Holland's bit-matching rules are used in pure ecological models. As a result, the formation of an ecosystem is not an extinction. In the middle of the 10,000 generation, there is no need to pay attention to the situation, the bit length is more than 5, and the dynamic is displayed. The first step is to make sure that you are able to move quickly. The first step is to make sure that you have a good time. The diversity of individuals within a population must be high. In the future, bit-matching rules will be used to determine the building-block, spatial structure, development, and chaotic behavior. The third round of international innovation, complexity, hierarchy, organization and development table (Espo,Finland) was conducted in the study of Taming chaotic dynamicsingene-for-gene systems (reasons for overseas travel expenses application in Heisei 10).

项目成果

Yukihiko Toquenaga: "Taming Chaotic Dynamics in Gene-for-Gene systems" Acta Polytechnica Scandinavica. 91. 201-206 (1998)

Yukihiko Toquenaga：“驯服基因对基因系统中的混沌动力学”Acta Polytechnica Scandinavica。