第二种进化理论的创立者——木村资生

木村资生是本世纪生物学界较有影响的人物之一。他创立的分子进化的中性学说,不仅引起了生物学家的关注,也引起了哲学家的极大兴趣。《第二种进化理论的创立者——木村资生》一文,可使我国学术界对木村资生其人有所了解。     

进化需要宽容--生物进化的新中性学说

适应性进化是一种非本质的进化.生物在本质意义上的进化必须以不受选择为前提,这一点正好与达尔文的主张相反,所以是反达尔文主义的.不选择与木村的观点相近,而且造成进化的机制也是随机固定,但木村针对的是分子水平上的中性突变,这里针对的则是生命过程的一次飞跃,所以,这不是中性学说的简单推广,而是一种新的中性学说.     

论中立说在进化论中的意义

石川统先生发表于日本《科学》杂志1988年10月号上的、关于木村资生《考察生物进化》(以下简称新著)的书评,无论如何不能认为公正地介绍了该书的内容,对中立说的解释也充满了误解。作为一名群体遗传学的研究人员,想谈谈自己的看法。石川先生的书评给人以贬低中立说的印象。该文声称:中立说所适用的是分子“无足轻重的部分”,充其量仅仅有助于“编写准确的生物年代记”。看来,这种见解如果不是由于对群体遗传学的基本观点以及分子进化对表现型进化所起的作用知识不足,就是为了使他所谓中立说无力解释表现型进化的评价显得合理而玩弄词句.他又说:“生物的表现型进化,倒不如看作以非     

端点附壁自避行走的计算机模拟

自避行走(self-avoiding walk,简称SAW)是一种重要的模型,在数学上与简单随机行走有极大不同。由于已行走的路径不能再次被占据,SAW不再是一种Markov链。因此,一般来说,涉及到SAW的问题往往很难得出严格的解析表达式。然而,SAW模型在物理学、化学、生物学中有广泛的应用。例如在材料科学和生命科学中十分重要的高分子就可以用SAW作为一种基本模型。当一条高分子链的一个端基吸附在某一固体壁上,就可以用端点附壁的随机行走来表示。若高分子链采用SAW作为模型,其行为的预示目前仅限于采用计算机“实验”的方法。本工作在新的计算机“实验”数据基础上,提出了消除奇偶效应的方法,得到了一些新结果。     

非同步生长群体内的等位基因数

谷迅等基于生灭过程,推导出了非同步生长群体内中性基因的频率分布密度函数Φ(x),得到其在无限等位基因模型下的对应公式Φ_N(x),并据此给出了非同步生长群体内有效等位基因数n_c的理论公式。 按Kimura的记述,并依平均等位基因     

在总体生物学中使用随机积分的问题

二十世纪进入到七十年代以来,在总体生物学(即总体遗传学、数理生态学以及扩散理论)中,常常把生物个体(或群体)的变化、运动、迁移及扩散等过程,用伊藤(It(?))随机微分方程所描述的随机过程来表示.于是,为了求出伊藤随机微分方程的解过程,一般要引入不同意义的随机积分的概念.那末,总体生物学中的模型如何与这些积分一致呢?使用时又存在着哪些差别和困难呢?下面分别就这些问题     

一类对可列非齐次Markov链普遍成立的强大数定律

虽然关于可列非齐次Markov链的强大数定律已有不少研究。但以往的工作都对Markov链作了某些假定,本文旨在给出对任意非齐次Markov链普遍成立的一类强大数定律。作为主要结果的推论,我们在a.e.收敛的意义下,给出了任意非齐次Markov链状态序偶出现频率和转移概率的一种关系。     

QNQL过程:(H,Q)-过程及其应用举例

1(H,Q)-过程随机过程研究者众,应用面广,例如Markov过程.Markov过程中以最小Markov链(即最小齐次可列Markov过程)发展得最成熟.这类过程的一大特点就是任一状态的逗留时间服从负指数分布.显然这个限制太严格.在本世纪50年代,Levy等人放弃了这个限制,但保留过程在其一列跳跃点上构成一个Markov链的性质,而引入了半Markov过程的概念并加以研究,得到这种过程的概率分布所满足的(向后)方程.例如,顾客到达时间间隔为独立同分布随机变量的排队系统的输入过程N(t)(N(t)表示在(0,t)时间内到达顾客的数目)就是半Markov过程的典型例子.到了80年代,Davis把对半Markov过程在相邻两个跳跃点之间只取一个常值(即只逗留于一个状态)的假设放宽为一段确定的光滑曲线,而在跳跃点上保持了Markov性,并借助于一个附加变量,引入了逐段确定的Markov过程的概念并加以研究,得到这类过程的广无穷小母元.GI/G/1排队系统的等待时间W(t)就是这类过程的典型例子.但仍有许多应用上十分有意义的随机过程不在考虑之列.这些过程是:具有一列有Markov性的跳跃点(不排除还有其他跳跃点),而在这种两个相邻跳跃点之间过程的轨道不一定是一段确定的光滑曲线,而是一段随机过程,这段随机过程的轨道也许是连续的,也许还有跳跃点,如:M/G/1,GI/M/1     

青杨的DNA多态性及遗传分化——Ⅰ.青杨的DNA多态性

杨属(Populus)5个派中,青杨派(sect.Tacamahaca)种类最多,且绝大部分都分布于我国西北、西南、华北及东北地区.青杨派中的青杨(Populus cathayana Rehd.)为我国特有,分布范围仅次于小叶杨,位居青杨派中的第二位.青杨整个分布区内种内遗传变异性很大,但对此开展的研究并不多,除王建园、杨自湘对苗期种源差异,以及杨自湘对不同产地的叶片进行较详细的研究以外,青杨的其他表型性状及同工酶、DNA水平的研究都未见报道.物种或群体的遗传多样性大小是长期进化的产物,是其生存(适应)和发展(进化)的前提.一个群体或种内的遗传多样性越高或遗传变异越丰富,对环境变化的适应能力就越强,越容易扩散其分布范围和开拓新的环境,无性繁殖为主的种也不例外.理论推导和大量实验证据表明,群体的遗传变异的大小与其进化速率成正比,因此对遗传多样性的研究,可以揭示物种和群体的进化历史(起源的时间、地点和方式),也能为进一步分析其进化潜力和未来的命运提供重要的资料.本文用RAPD技术对广泛分布区内的青杨进行分析,揭示青杨种内具有丰富的遗传变异性,并探讨群体发生遗传分化的机制.     

混合群体连锁不平衡的衰减速率与基因定位

鉴于混合群体的连锁不平衡分析在实现致病突变基因高解析度定位研究中的重要理论意义与应用前景, 为准确确定群体的混合比例, 进而实现基因高解析度定位中遗传重组率的精确估计, 以无选择、无突变的无限随机交配群体为对象, 分析了利用单倍型频率估计群体混合比例的误差, 建议采用随群体进化相对稳定的基因频率来估计群体的混合比例; 提出了利用混合群体连锁不平衡值的非线性部分随群体进化的衰减速率来估计基因间重组率的理论与方法. 理论研究和模拟实验结果表明, 初始群体在相关座位2的基因频率差异愈大, 混合比例愈接近0.5, 则混合群体连锁不平衡值非线性部分的作用愈明显, 这样的混合群体在基因高解析度定位研究中的应用价值也愈大.     

关于中性突变进化学说及其评论

中性突变进化学说,是由日本木村资生和美国的托玛斯·朱克斯等提出的。该学说问世之后,一直处在激烈的争论之中。这里发表的《关于中性突变进化学说及其评论》,也是我国学者对此学说的一种见解,可作为一家之言。     

组分夸克模型与量子色动力学间的联系——Ⅰ.基本参量间的关系

量子色动力学(QCD)是强相互作用的基本理论。实验表明,QCD Lagrange量中的基本参量即流夸克质量与强耦合常数是在高能过程中所显示的。另一方面,组分夸克模型在描述低能强子的基本性质方面获得了相当成功。因此一个挑战性的问题是:组分夸克模型与QCD理论如何联系?不少理论物理学家为此进行了努力探讨,因为这一问题不仅对我们认识唯象夸克模型,且对理解低能QCD并改进对强子及其相互作用是有十分重要意义的。至今,对上述问题研究的主要进展是导出了组分夸克质量与流夸克质量间的关系。     

关于进化机制的一场大论战

传统上,进化机制的探索是群体遗传学的核心课题。30年代后,群体遗传学的两个组成部分——理论群体遗传学(又称为数理遗传学)和实验群体遗传学均有了长足的进步且融为一炉,这就是所谓的综合进化学说又名新达尔文     

面向无人移动平台的自主进化学习研究进展与展望

无人移动平台是改变未来人类生产生活方式和战争形态的新质科技力量,其核心在于利用人工智能技术提升无人移动平台的自主化和智能化水平.然而,现阶段的人工智能模型参数、结构、推理链等核心要素固化,当无人移动平台面对复杂多变的对象、环境、任务以及资源受限的硬件平台,泛化和外推能力严重受限,无法满足实际应用需求.为了攻克这一技术难题,受生命智能体进化机制启发,本文提出了面向无人移动平台的自主进化学习方法,并根据进化模式的不同,将智能模型的自主进化过程划分为即时性进化、长时性进化和推理链进化3个层次;详细讨论了每个层次智能模型进化方法的技术路线和优缺点;最后,对智能模型自主进化技术在无人移动平台上的应用进行了展望与分析,并指出了现阶段自主进化学习方法存在的问题以及未来的研究方向.     

扩散限制聚集模型

DLA模型以极其简单的算法模拟了复杂的无序形态,很快被视为描述远离平衡态生长的主要范例.本文综述了对该模型分形形态和物理机制方面的研究工作,着重讨论了近年来一些理论框架建构的新进展.     

点突变的熵性质

生物多样性是生物群体存在和发展的基础, 遗传物质DNA是生物多样性的物质依存, 而熵是生物多样性的最好度量. 为了了解点突变的熵性质, 本研究分别在单参数模型和双参数模型下建立了有限长DNA序列点突变的微分方程模型, 得出了4种碱基随世代变化的函数关系式, 在分子水平上探讨了点突变的熵性质, 证明了生物具有保熵性, 生物是朝着多样性增大的方向发展进化的. 并利用Matlab软件进行了随机点突变的计算机模拟, 直观验证了所得的理论结果.     

二维可数状态Markov过程的首达时间

随机模型的研究中经常涉及Markov过程(以下简记为MP)首达时间的计算问题,例如在随机服务系统与网络中的等待时间、逗留时间与忙期等重要指标都是相应Markov过程的首达时间.迄今为止,不少文献讨论过某些特殊MP或Markov更新过程的这类问题,例如文献[1～5].但是对一般MP而言,只有个别论文研究过首达时间,如文献[6,7],而且在可数状态时其误差不仅难以控制,同时对时间 t也非一致.最近,Hsu和Yuan研究了在任意初始条件下一般可数MP的首达时间,并导出了具有一致误差的算法,使该问题得到了圆满的解决.然而,众所周知,上述所有结果都仅对至多一维为可数状态的多维MP成立,这远远不能满足实际应用的需要,因为在现实生活的各种随机模型中经常会遇到多维可数MP的问题,如多结点随机服务网络、多输入匹配服务系统等等.因此研究二维或多维可数MP的首达时间问题自然就显示了其重要的理论意义与应用价值.     

各种格点上的端点附壁随机行走

自1905年Pearson正式提出随机行走(RW)的概念以来,在数学上已经进行了广泛深入的研究,并扩充至物理、化学、生物、工程、商业和社会科学等许多领域.由于实际应用的需要,产生了对受限RW问题的研究.其中,端点起始于某一不可穿透壁,而受限于此壁的RW,可以作为最简单的受限RW问题之一.例如,高分子吸附时形成的尾形链,蛋白质受体上环链的形成,都可直接与这类受限随机行走模型相联系.然而,这一受限RW的基本问题并没有得到系统而简明的解答.作者等曾对端基附壁RW进行了研究,但仅限于最简单形状的格点,因此有必要加以扩充,推广至各种不同的格点.本工作表明,格点的几何特征容易与扩散方程中的扩散系数相联系,从而可以导出允许路径的密度函数及行走均方末端距等基本数学物理量.     

扩散—反应置限分形凝聚模型

扩散—反应置限分形凝聚模型徐志君朱启鹏吴锋民（浙江工业大学,浙江杭州３１００１４）自然界存在着众多的非平衡不可逆聚集生长现象,如薄膜分形晶化、大气中尘埃的集聚、晶体的枝蔓生长等。它们的一个共同特点是长成具有随机分形特征的聚集体。著名的ＤＬＡ模型［１］...     

肌梭传入神经主动突触后反应的动力系统-Markov模型

运动神经元是骨骼肌运行的控制单元, 而肌梭等感受器的传入神经对运动神经元的动态变频反馈是其闭环调控的物理基础. 以肌梭的传入神经突触为对象, 建立了从突触前刺激到突触后反应的动力系统-Markov模型, 并通过将理论结果与相关实验数据进行对比, 进一步验证了模型的正确性. 为描述树突膜的主动传递特性, 本文摒弃了传统的被动电缆理论(passive cable theory), 采用动力系统方法, 并明确了相关参数的物理意义; 而对于突触后电流的动态行为, 则引入了简化的Markov模型, 从而给出了突触后受体开放动力学的解析解. 本文的模型可对胞膜通道密度的实际不均匀性进行模拟, 适用于针对神经元的复杂有限元分析, 进而为运动神经元变频反馈与调控机制的探索奠定了基础.