A 不动点 是突变–选择动力学中的一个浓度向量 x* 是流保持不变的状态。在归一化浓度之和为一的浓度单纯形上,不动点分析区分出三种选择结果:稳定共存、局域主序列的达尔文选择,以及整合单元的永久性选择。
一般的突变–选择方程为
dxi/dt = Σj Qij − Ā
其中 Qij 是模板 j 产生突变体 i的概率,
Σj Qij = Ā
写成矩阵形式即特征值问题 M x* = Ā x*,其中
独立竞争者:
当突变被关闭时,
准物种:突变–选择平衡
准物种是以主序列为中心的近缘突变体分布。它不是单一基因型,而是突变–选择平衡的稳定不动点。 M 的特征向量决定稳态分布。局部稳定性由 x*附近的雅可比正规模态所决定:正的特征值间隙有利于局域化、以主序列为主的准物种。如果突变率超过误差阈值,局域化不动点失去稳定性,稳定的准物种将离域化到许多突变体上。这是信息丢失,而不是普通的达尔文选择。
单纯形上的不动点分类
- 稳定共存:具有多个存活类型的内点不动点。
- 达尔文选择:竞争排斥下稳定的角点或局域化主序列。
- 永久性选择:整合单元的不可逆固定,内部变异体无法侵入。
假设与局限:恒定组织、充分混合的质量作用、确定性大种群以及恒定速率参数。有限种群、空间分隔、重组以及频率依赖的催化作用可能会改变吸引域,或引入局域态与离域态之间的随机切换。
解读相图
左图:独立竞争者流向角点汇以实现竞争排斥,或流向内点以实现稳定共存。中图和右图:准物种在低于误差阈值时局域化,高于阈值时离域化;特征值间隙和雅可比正规模态反映了稳定性的变化。
