可實現(xiàn)振蕩功能的生物模體的設(shè)計性研究.pdf

1、系統(tǒng)生物學(xué)研究起源于上個世紀(jì)，被認(rèn)為是二十一世紀(jì)的生物學(xué)，目的是試圖探索生物功能與作用網(wǎng)絡(luò)的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)生物系統(tǒng)的普適規(guī)律。系統(tǒng)生物學(xué)的研究涉及到生物學(xué)與物理學(xué)、數(shù)學(xué)、計算機科學(xué)等學(xué)科的交叉研究。
　　 首先，我們研究了振蕩功能與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的關(guān)系。振蕩在生物界是很普遍又重要的現(xiàn)象，表現(xiàn)為許多生物系統(tǒng)在受到外界刺激后都會產(chǎn)生振蕩，是當(dāng)前研究的熱點。例如作為重要的抑癌蛋白質(zhì)的P53受到外界激勵后就呈現(xiàn)出振蕩；人體的生物鐘就是一個周期約為

2、24小時的振蕩。在本論文中，我們研究了什么類型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)無阻尼振蕩并且試圖探討模體結(jié)構(gòu)和動力學(xué)的關(guān)系。本文采用數(shù)值方法在米氏動力學(xué)的框架下研究3點模體的性質(zhì)，結(jié)果顯示振蕩模體具有可設(shè)計性和一定的共性，發(fā)現(xiàn)長程負(fù)反饋是3點和4點不帶自相互作用模體實現(xiàn)振蕩的一個必要條件，對于該類網(wǎng)絡(luò)的振蕩必不可少。另外我們發(fā)現(xiàn)引入自相互作用后振蕩模體的范圍有所擴大，一些原來不能振蕩的模體也具有振蕩功能，并且必須包括負(fù)反饋。我們的研究發(fā)現(xiàn)了振蕩和結(jié)構(gòu)

3、之間的對應(yīng)關(guān)系，初步提供了振蕩模體的設(shè)計方案，這有助于更好地了解生物系統(tǒng)的規(guī)律。
　　 其次，我們研究了復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)上的博弈動力學(xué)，主要探討了網(wǎng)絡(luò)上的合作演化博弈特性，模擬了幾個平均度的不同結(jié)構(gòu)的優(yōu)選生長網(wǎng)絡(luò)上的博弈動力學(xué)，包括著名的“鏟雪模型”。結(jié)果表明不同的網(wǎng)絡(luò)表現(xiàn)出不同的合作特性，一般在接近于無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)附近的合作比較強，表現(xiàn)為一個相變點，其它網(wǎng)絡(luò)，例如規(guī)則網(wǎng)絡(luò)和隨機網(wǎng)絡(luò)合作性比較差。對于平均度不同的優(yōu)選生長網(wǎng)絡(luò)，相變點不同，表