群体和分子生物学中的吸引子和更高维度:新兴研究和机遇

Attractors and Higher Dimensions in Population and Molecular Biology: Emerging Research and Opportuniyies

 

作者:Gennadiy Vladimirovich Zhizhin

出版:IGI Global DISSEMINATOR OF KNOWLEDGE

索书号:Q3-02/Z-63/2019/Y

ISBN: 978-1-5225-9651-6

藏书地点:武大外教中心

 

早在1905年,S.S. Chetverikov就在《帝国自然科学爱好者协会动物部日记》中指出,蝗虫入侵俄罗斯是一波又一波的生命,从而强调了生命物质的重要属性——以波的形式传播的能力。生物种群的波传播问题的数学研究起源于A.N.的工作Kolmogorov, I.G. Petrovsky & N.S. Piskunova。本书研究了具有源项的非平稳扩散方程,该方程模拟了生物种群的繁殖过程,扩散对应于个体的混沌流动。应用这项工作的可能性受到一个非常简单的生物种群模型框架的限制:有机体的进食过程没有被考虑在内,它们定向运动(趋向性)的可能性,繁殖和死亡的模式被采用最简单的形式。生物种群波浪的形成是生命本质的重要品质——生命本身的表现结果——组织。生物种群的波动有两种类型:一种是征服领土的波动,另一种是孤立的波动。征服的浪潮是生物在大范围内重新定居的必要条件。“孤波”是指当它在领土上移动时,成群结队的个体在寻找食物,形成一个有限规模的种群。

征服自然浪潮的一个生动例子就是蓝色的传播。几十亿年前,绿藻从海洋中出现在地球表面,这保证了地球上生命的发展。群居蝗虫的飞行是一个种群中孤立波的生动例子。前人建立和研究了不同生物种群(生物生物群落)波浪传播的数学模型。本专著对后勤种群和奥利种群中的征服定常波和孤立波进行了研究,并对蝗群的飞行模型进行了研究。

非线性波,包括生物种群的波,是可移动的耗散结构。耗散结构以消耗来自环境的能量为代价来支撑自己。耗散结构也可以是固定的。它们可以有不同的形式,通常被称为吸引子。这些是系统在一段时间内寻求的形成(包括静止驻波和行波)。对生命物质平衡的渴望也是他们的一个重要特征。吸引子可以是系统相空间中的一个特殊点——平衡位置。它可以是相空间轨迹缠绕的极限环,也可以是环面。吸引子可以形成n维的连续流形。1971年出现了奇异吸引子一词。它们表示吸引子,相空间的轨迹以一种混乱的方式趋向于吸引子,接近它,又远离它。这伴随着相空间特殊点的分岔。1971年研究的方程组是一个湍流模型(洛伦兹方程)。在洛伦兹方程中包含了某种形式的函数,该系统描述了由捕食者和被捕食者。目前,大量的科学文献致力于对奇怪的吸引子进行数学研究。亲和性的性质肯定了奇异吸引子和分形吸引子。

因此,在它们因其他生物的死亡或不利的气候条件而出生和死亡的生物种群中,平衡迟早会发生,即系统倾向于吸引。在某些情况下,这种吸引物可能很奇怪。然而,如果创造的条件大大降低了生物死亡的可能性,在种群中会发生什么?孟德尔创造了这样的条件,他在1865年进行了不同性状的植物杂交实验。自然地,在这种条件下,杂交后代的数量一代比一代增加。这就是哈代认为这个系统中不存在均衡位置的原因。为了得到它,哈代引入了一些强有力的、没有证据支持的假设。众所周知,孟德尔的实验成为了创造遗传学作为一门科学的基础。本书首次建立了孟德尔(G. Mendel)任意数代具有常数不同性状的植物杂交实验的数学模型,这极大地扩展了确定实验序列渐近性质的能力。研究表明,随着植物种群世代数的增加,具有不同基因组的生物表型数量迅速上升。随着世代数的增加和生物没有死亡,这些数量是同步增加的,几乎保持相等。这可以被认为是建立了植物表型之间的平衡。在这种情况下,在以表型反量为坐标的多维相空间中,过程的轨迹趋向于原点节点类型的孤立稳定平衡位置。

《群体和分子生物学中的吸引子和更高维度:新兴研究和机遇》一书于2019年由IGI Global DISSEMINATOR OF KNOWLEDGE出版,作者为Gennadiy Vladimirovich Zhizhin

《群体和分子生物学中的吸引子和更高维度:新兴研究和机遇》一书,作者展现了分子群体遗传和系统生物学研究领域中的一些最新研究,讨论的主题主要包括植物种群的平衡,生物种群的波动,局部近似的浮游生物模型及其吸引子,可激发介质(浮游生物、土壤、细菌)中的空间耗散结构,生物成因元素化合物分子的维度,生物分子的功能维度,五碳糖分子和核酸的三维模型,关于高维成分的核酸结构的几何结构。

《群体和分子生物学中的吸引子和更高维度:新兴研究和机遇》是生物学实验室不可或缺的工具用书,适用于分子群体遗传和系统生物学等相关专业的研究生和研究人员高年级本科生、研究生,也可作为教师的教学和科研参考书,亦可对对系统生物学感兴趣的计算机科学的研究生和研究人员有用。

《群体和分子生物学中的吸引子和更高维度:新兴研究和机遇》一书作为分子群体遗传和系统生物学专业研究读物,内容饱满详实、语言浅显易懂,除此之外,还包括一些其他的特点:

在生物学研究中,比较难预测的因素之一是,父母的属性将如何影响他们的孩子,以及这些孩子将如何影响他们自己的孩子。如果没有适当的数学和生殖知识,组织和计算这些庞大的统计数据会变得极其乏味。人口和分子生物学中的吸引子和高维:新兴的研究和机会是人口物流方法和应用的创新研究的集合。同时

1.本书主要介绍了分子群体遗传和系统生物学的相关知识,主要介绍了分子群体遗传的发展以及其中几个重要的知识点。

2.这本书突出了包括基因分析、杂交和繁殖的主题,这本书为学者、研究人员、生物学家和数学家寻求当前的生物种群的繁殖过程的建模研究提供了很好的模型与技术。

3.这本书末尾设有索引以及相关阅读资料,便于读者查找以及对感兴趣的领域进行进一步阅读。

总的说来,《群体和分子生物学中的吸引子和更高维度:新兴研究和机遇》一书为想要了解分子群体遗传和系统生物学的人员提供了清晰的导读路径,作为系统生物学领域的一本前沿研究图书,是一本值得为想要涉足该领域的人员推荐的专业书籍。

 

本书目录:

前言

1 植物种群的平衡

2 生物种群的波动

3 局部近似的浮游生物模型及其吸引子

4 可激发介质(浮游生物、土壤、细菌)中的空间耗散结构

5 生物成因元素化合物分子的维度

6 生物分子的功能维度

7 五碳糖分子和核酸的三维模型

8 关于高维成分的核酸结构的几何结构

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索引

 

 

胡萌欣 武汉大学生命科学学院 博士