4
Разветвлённые каталитические сети и однократный отбор
HYC-1979Lesson 5: Selection, Species, Will
00:00

В разветвлённой каталитической сетиодин катализатор или каталитическая единица поддерживает несколько конкурирующих репликаторов. В отличие от циклического гиперцикла, связь здесь открытая: нет замыкания в кольцо и нет взаимозависимости всех членов. В условиях постоянной организацииобщая концентрация фиксирована, и динамика концентраций ветвей подчиняется стандартному уравнению отбора:

,

Здесь — концентрация ветви i, — её селективная ценность, или продуктивность, а Φ — средняя продуктивность в популяции. Разветвление изменяет как , так и Φ, поэтому движение по симплексу концентраций зависит от относительной продуктивности конкурирующих ветвей.

Разветвлённая каталитическая сетьОдин катализатор питает конкурирующие репликаторыAКатализаторB1Ветвь 1B2Ветвь 2k1k2не связаныОткрытая связь: нет замыкания в кольцо.Нет взаимозависимости между членами.Отбор на углах симплексаДве конкурирующие ветви при постоянной организацииВетвь 1x1 = 1Ветвь 2x2 = 1устойчивый уголвнутреннее сосуществование: неустойчивонеустойчивыйУстойчивая неподвижная точка смещается в угол.Ветвь с большей Ai побеждает; проигравший вымирает.Однократный отбор: победитель получает всё.ẋi = xi(Ai − Φ) Φ = Σj xjAjВетвь растёт только если Ai > Φ

Неподвижные точки и отбор на углах

Симплекс концентраций имеет чистые состояния в своих углах. Для разветвлённой нециклической сети внутренние точки сосуществования, как правило, неустойчивы или седлообразны, когда ветви конкурируют. Линеаризация вблизи угла даёт матрицу Якоби, собственные значения которой определяют устойчивость: угол с более высокой селективной ценностью притягивает систему, а конкурирующий угол становится неустойчивым.

  • Если одна ветвь имеет большую , она направляет к 1, тогда как другие ветви убывают к 0.
  • Флуктуации или небольшие различия в скоростях могут изменить ход системы, но как только ветвь получает преимущество, неподвижная точка смещается в её угол.
  • Проигрывающие конкуренты вымирают; система не приходит к внутреннему кооперативному состоянию.

Однократный отбор

Этот исход называется однократным отбором: это приверженность принципу «победитель получает всё», а не кооперативная интеграция. Устойчивая неподвижная точка смещается в один из конкурирующих углов, и система остаётся там. Разветвлённым связям не хватает замыкания и взаимозависимости, необходимых для гиперцикла, поэтому они не могут объединить несколько функций в единую каталитическую организацию.

Пример из источника: случай ветви/паразита с двумя членами
В источнике приводится , причём , и . Это приводит к при и при . Система имеет две неподвижные точки в углах S2, что иллюстрирует отбор на углах и отсутствие устойчивого внутреннего сосуществования.