9
เสถียรภาพของไฮเปอร์ไซเคิลและความท้าทายจากปรสิต
HYC-1979Lesson 2: Catalytic, Which, System
00:00

ไฮเปอร์ไซเคิลคือวงจรปิดของการสนับสนุนเชิงตัวเร่งปฏิกิริยา โดยสมาชิกแต่ละตัวช่วยสมาชิกตัวถัดไป และวงจรก็วนกลับมาจุดเริ่มต้นของตัวเอง โครงสร้างเช่นนี้ทำให้วัฏจักร เสริมกำลังตัวเองแต่ก็เปิดช่องทางให้ด้วย องค์ประกอบใดก็ตามที่ ได้รับ ความช่วยเหลือเชิงตัวเร่งปฏิกิริยาจากวงจรโดยไม่ตอบแทนสิ่งใดกลับไป สามารถเพิ่มจำนวนภายในเครื่องปฏิกรณ์เดียวกันได้ โดยอาศัยผลิตภัณฑ์ที่ไฮเปอร์ไซเคิลสร้างขึ้นนั่นเอง องค์ประกอบเช่นนี้เรียกว่า ปรสิต.

อะไรนับว่าเป็นปรสิต

ปรสิตคือ สิ่งที่สามารถเพิ่มจำนวนได้เอง องค์ประกอบที่ฉวยประโยชน์จากไฮเปอร์ไซเคิลโดยไม่สร้างประโยชน์ตอบแทนให้ มันไม่ใช่ mutant ที่เฉื่อยซึ่งเพียงแต่เสื่อมสลายไป แต่สามารถเพิ่มจำนวนได้เองโดยอาศัยการสนับสนุนเชิงตัวเร่งปฏิกิริยาที่วัฏจักรจัดหาให้ ขณะเดียวกันก็ไม่เพิ่มตัวเร่งปฏิกิริยาใด ๆ ของตัวเองให้แก่วงจร เนื่องจากไฮเปอร์ไซเคิลต้องค้ำจุนการเติบโตนั้นโดยไม่ได้รับสิ่งใดตอบแทน ปรสิตจึงเป็นคู่แข่งโดยตรงสำหรับทรัพยากรจำนวนจำกัดเดียวกัน

การจัดองค์กรแบบคงที่และระบบ T.13.8

การแข่งขันถูกวิเคราะห์ภายใต้ ความเข้มข้นรวมคงที่, โดยที่ คือความเข้มข้นของปรสิต และ x คือความเข้มข้นขององค์ประกอบไฮเปอร์ไซเคิล โดย k คือค่าคงที่ตัวเร่งปฏิกิริยาของไฮเปอร์ไซเคิล และ คือค่าของปรสิต พลศาสตร์คู่ขนานเป็นดังนี้:

  • ปรสิต:
  • องค์ประกอบไฮเปอร์ไซเคิล:

ในทั้งสองสมการ พจน์แรกคือการเติบโต และ พจน์ที่สองคือการเจือจางหรือการไหลออกของการจัดองค์กรแบบคงที่ ซึ่งรักษาผลรวมให้คงที่ ปรสิตเติบโตแบบกำลังสองตามความเข้มข้นของตัวเอง kAcA2ซึ่งเป็นเหตุผลที่ทำให้มันเพิ่มจำนวนได้เอง ขณะที่องค์ประกอบไฮเปอร์ไซเคิลเติบโตผ่านพจน์ไขว้เท่านั้น .

ภาพเฟสสองมุมบนซิมเพล็กซ์ความเข้มข้น S2การจัดองค์กรแบบคงที่รักษาผลรวม cA + x = c0 ให้คงที่ จึงมีเพียงองค์ประกอบเท่านั้นที่เปลี่ยนแปลง1c0 < k / kA ⇒ ẋ > 0องค์ประกอบไฮเปอร์ไซเคิลยังคงเติบโตมุมปรสิตcA = c0, x = 0ไม่เสถียรมุมไฮเปอร์ไซเคิลx = c0, cA = 0เสถียร2c0 > k / kA ⇒ ẋ < 0ปรสิตเข้ามาแทนที่มุมปรสิตcA = c0, x = 0เสถียรมุมไฮเปอร์ไซเคิลx = c0, cA = 0ไม่เสถียรเกณฑ์การตัดสินเกณฑ์c0 = k / kAสองพจน์ต่อสมการการเติบโตkAcA2 และ k cAxการเจือจาง(cA / c0)(kAcA2 + k cAx)ผู้ชนะได้ทุกอย่างการไหลจะลงตัวที่มุมใดมุมหนึ่งจากสองมุมไม่มีความสมดุลภายในที่เสถียรอยู่ร่วมกันภายใน

จุดคงที่สองมุมและเกณฑ์ความเข้มข้น

ระบบมีจุดคงที่สองจุด และทั้งสองอยู่ที่มุมของซิมเพล็กซ์ความเข้มข้น ได้แก่ สถานะที่ปรสิตครอบงำ (, ) และสถานะที่ไฮเปอร์ไซเคิลครอบงำ (, ) การไหลจะไปถึงมุมใดขึ้นอยู่กับค่าคงที่อัตราและความเข้มข้นรวม การเปรียบเทียบที่เป็นตัวชี้ขาดคือ

สำหรับ และ สำหรับ .

ต่ำกว่าเกณฑ์ องค์ประกอบไฮเปอร์ไซเคิลยังคงเพิ่มขึ้นและการไหลถูกผลักไปยังมุมไฮเปอร์ไซเคิล เหนือเกณฑ์ขึ้นไป องค์ประกอบถูกเจือจางออกเร็วกว่าที่มันถูกสร้างขึ้น และการไหลถูกผลักไปยังมุมปรสิต การข้าม จึงพลิกเครื่องหมายของ ẋ และสลับว่ามุมใดจะเป็นผู้ชนะ ในกรณีทั่วไป การไหลของเฟสจะลงตัวที่มุมใดมุมหนึ่งจากสองมุม แทนที่จะเป็นสถานะภายในที่เสถียรและอยู่ร่วมกัน

จุดที่แบบจำลองอย่างง่ายนี้หยุดลง
ระบบสันนิษฐานว่าเครื่องปฏิกรณ์ผสมกันดีภายใต้การจัดองค์กรแบบคงที่ โครงสร้างเชิงพื้นที่ การแบ่งเป็นคอมพาร์ตเมนต์ การกลายพันธุ์ และการคัดเลือกที่กระทำระหว่างหน่วยระดับสูงกว่า ถูกตัดออกไปโดยเจตนา ผลลัพธ์ที่การไหลดึงเข้าหามุมจึงเป็นคุณสมบัติของแบบจำลองอย่างง่ายเท่านั้น แบบจำลองนี้เพียงแต่กำหนดความท้าทายจากปรสิตให้ชัดเจน ยังไม่ได้แก้ไขมัน