4
สมการการคัดเลือกภายใต้การจัดระบบคงที่
HYC-1979Lesson 2: Catalytic, Which, System
00:00

ภายใต้ การจัดระบบคงที่ความเข้มข้นรวมของโมเลกุลทุกชนิดถูกตรึงให้คงที่: ∑i ข้อจำกัดนี้ลดระดับความเป็นอิสระลงหนึ่งระดับ ดังนั้นปริภูมิสถานะจึงเป็น ซิมเพล็กซ์ความเข้มข้น สมการการคัดเลือกจึงอธิบายว่าองค์ประกอบที่ปรับมาตรฐานแล้ว / ∑k เปลี่ยนแปลงไปอย่างไร ไม่ใช่ว่าขนาดประชากรรวมเพิ่มขึ้นอย่างไร

ในรูปฟลักซ์ที่ปรับมาตรฐานแล้ว สมการการคัดเลือกคือ:

· ( / ∑k)

โดยที่ คือฟลักซ์รวม (หรือผลผลิต) ภายใต้ข้อจำกัด การคัดเลือกทำหน้าที่เสมือนการกระจายใหม่ภายในผลรวมคงที่: สปีชีส์ที่มีค่าการคัดเลือกสูงกว่าหรือมีผลผลิตส่วนเกินจะเพิ่มสัดส่วนของตน ในขณะที่สปีชีส์ที่มีค่าต่ำกว่าจะถูกเจือจางลงโดยไม่เปลี่ยนค่า c0

เนื่องจาก ∑i มีเพียง n − 1 ความเข้มข้นสัมพัทธ์ที่เป็นอิสระต่อกัน ในลิมิตเชิงกำหนดที่ไม่มีการกลายพันธุ์ ขอบเขตของซิมเพล็กซ์จะไม่แปรผัน: หาก ในตอนเริ่มต้น ค่านี้จะคงเป็นศูนย์ตลอดไป ดังนั้นจุดตรึงจึงมักอยู่ที่จุดยอดหรือหน้าที่มีมิติต่ำกว่า

การแปลงเชิงสัมพรรค (affine transformation) ของระบบพิกัด x สามารถแยกขนาดรวมออกจากความถี่สัมพัทธ์ได้ ทำให้ได้ตัวแปรแปลงรูป และสมการที่เรียบง่ายขึ้นสำหรับพลวัตขององค์ประกอบ การพิสูจน์ดำเนินไปดังนี้:

“วิธีการแบ่งย่อยใหม่นี้ได้รับการเสนอแนะจากโครงสร้างของสมการเชิงอนุพันธ์ (6) อันที่จริงมันสอดคล้องกับการแปลงเชิงสัมพรรคของระบบพิกัด x ซึ่งเป็นที่รู้จักกันดีในทฤษฎีสมการเชิงอนุพันธ์เชิงเส้น จะได้ชุดสมการใหม่สำหรับตัวแปรประชากรที่แปลงรูปแล้ว yi ซึ่งเขียนได้ว่า:”
ซิมเพล็กซ์ความเข้มข้นภายใต้การจัดระบบคงที่การคัดเลือกกระจายผลรวมคงที่ใหม่ — สปีชีส์ที่มีค่าการคัดเลือกสูงสุดจะได้สัดส่วนเพิ่มขึ้นผลรวมคงที่ (ข้อจำกัด)∑i xi = c0ความเข้มข้นรวมถูกตรึงให้คงที่มีเพียง n − 1 สัดส่วนสัมพัทธ์ที่เป็นอิสระต่อกันรูปฟลักซ์ที่ปรับมาตรฐานdxi/dt = Φ · ( xi / ∑k xk )Φ คือฟลักซ์รวม (ผลผลิต)อัตราส่วนนี้คือสัดส่วนสัมพัทธ์ของสปีชีส์ iไม่มีการกลายพันธุ์หาก xi = 0 ในตอนเริ่มต้น ค่านี้จะคงเป็น 0ทิศทางการคัดเลือกวิถีองค์ประกอบเริ่มต้นx2x1x3จุดยอด = สปีชีส์บริสุทธิ์ · ภายใน = ของผสมการคัดเลือกไหลไปยังจุดยอดที่มีค่าการคัดเลือกสูงสุด

ตัวอย่างเช่น กับสองสปีชีส์และ เราจะได้ บนส่วนของเส้นตรง หากสปีชีส์ 1 มีค่าการคัดเลือกมากกว่าสปีชีส์ 2 ทิศทางการไหลจะมุ่งไปยัง , ความเข้มข้นรวมยังคงเป็น 1 ซึ่งแสดงให้เห็นว่าการคัดเลือกคือการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบภายใต้การจัดระบบคงที่