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分支催化網路與一次性選擇
HYC-1979Lesson 5: Selection, Species, Will
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在 分支催化網路中,一個催化劑或催化單元支撐著多個相互競爭的複製者。與循環超循環不同,這種耦合是開放的:沒有環閉合,所有成員之間也沒有相互依賴。在 恆定組織下,總濃度固定,分支濃度的動力學遵循標準選擇方程式:

,

其中 是分支 i 的濃度, 是其選擇值或生產力,而 Φ 是族群中的平均生產力。分支會同時改變 與 Φ,因此濃度單形上的運動取決於競爭分支的相對生產力。

分支催化網路一個催化劑供養相互競爭的複製者A催化劑B1分支 1B2分支 2k1k2未耦合開放耦合:無環閉合。成員之間沒有相互依賴。單形上的角點選擇恆定組織下的兩個競爭分支分支 1x1 = 1分支 2x2 = 1穩定角點內部共存:不穩定不穩定穩定不動點遷移至某一角點。A 值較高的i 分支勝出;失敗者滅絕。一次性選擇:贏者全拿。ẋi = xi(Ai − Φ) Φ = Σj xjAj分支只有在 Ai > Φ 時才會成長

不動點與角點選擇

濃度單形 在其角點具有純態。對於分支型、非循環網路,當分支相互競爭時,內部共存不動點通常不穩定或呈鞍點狀。對角點附近進行線性化可得到 Jacobian 矩陣,其特徵值決定穩定性:選擇值較高的角點會吸引系統,而競爭角點則變為不穩定。

  • 若某一分支具有較大的 ,則會驅動 趨向 1,而其他分支則衰減至 0。
  • 波動或微小的速率差異可能使系統傾斜,但一旦某一分支取得優勢,不動點便會遷移至其角點。
  • 失敗的競爭者會滅絕;系統不會停留在內部合作態。

一次性選擇

此結果稱為 一次性選擇:這是一種贏者全拿的鎖定,而非合作性整合。穩定不動點會遷移至其中一個競爭角點,系統便停留在該處。分支耦合缺乏超循環所需的環閉合與相互依賴,因此無法將多種功能整合為聯合的催化組織。

來源範例:雙成員分支/寄生者情形
來源給出 ,其中 ,且 。這導致 當 且 當 。該系統在 S2 的角點具有兩個不動點,說明了角點選擇以及缺乏穩定的內部共存。