1 / 17

生物学研究的模拟方法

生物学研究的模拟方法. 必要性与可行性. 一、必要性与可行性 1 、必要性 部分解决大时间尺度问题 充分利用计算机的强大计算处理数据功能 2 、可行性 基础数据 模型思想. Penna 模型. 二、 Penna 模型概述 Penna 模型是一个基于个体的单物种生物种群演化模型，它很好地处理了生物个体的年龄、疾病、繁殖及突变因素。 1995 年 T.J.P.Penna 发表在 Journal of Statistical Physics 的论文给出了原始的 Penna 模型。 参考文献：

charleen-nigel
Download Presentation

生物学研究的模拟方法

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 生物学研究的模拟方法

  2. 必要性与可行性 一、必要性与可行性 1、必要性 • 部分解决大时间尺度问题 • 充分利用计算机的强大计算处理数据功能 2、可行性 • 基础数据 • 模型思想

  3. Penna 模型 二、Penna模型概述 • Penna模型是一个基于个体的单物种生物种群演化模型，它很好地处理了生物个体的年龄、疾病、繁殖及突变因素。 • 1995年T.J.P.Penna发表在Journal of Statistical Physics的论文给出了原始的Penna模型。 • 参考文献： Penna TJP. A Bit-String Model for Biological Aging [J]. Journal of Statistical Physics, 1995, 78 (5-6):1629-1633. Stauffer D, de Oliveira PMC, de Oliveira SM, et al. Monte Carlo simulations of sexual reproduction [J]. PHYSICA A, 1996, 231 (4):504-514.

  4. Penna 模型 三、无性繁殖Penna模型 • 个体的构成——基因串 • 个体由基因构成 • 基因是可以分类的 最简单的分法： 两类：好、坏（如：遗传病） • 构成方式：串结构 • 好坏基因用“0”,”1”表示。

  5. Penna 模型 三、无性繁殖Penna模型 • 个体的构成——基因串 个体： “0”，“1”Bit-String 坏基因 好基因 B位

  6. Penna 模型 三、无性繁殖Penna模型 • 个体的构成——基因串 • 个体的岁数： • 每个个体每一时间步长一岁 • 基因起作用的方式： • 活到相应岁数才起作用 B位 时间指针

  7. Penna 模型 三、无性繁殖Penna模型 • 主要问题： • 由这些个体组成的群体是如何演化的？ • 为此，需要定义个体的生死机制。

  8. Penna 模型 三、无性繁殖Penna模型 • 死亡机制 • 个体的死亡机制： • 环境因素：每个时间步每个个体的死亡率 （Verhulst因子） • 遗传因素：个体活到当前年龄累计坏基因个数(得遗传病的次数)大于 某一值T，死亡。 • 老 死：年龄达到B岁,死亡。

  9. Penna 模型 三、无性繁殖Penna模型 • 繁殖机制 • 个体的繁殖机制： • 最低繁殖年龄：R • 繁 殖 个 数： b • 子 代 基 因：Copy并变异，变异位数M

  10. Penna 模型 三、无性繁殖Penna模型 • 繁殖机制 • 繁殖方式： • 父代： • 子代： R 当前年龄 当前年龄

  11. Penna 模型 三、无性繁殖Penna模型 • 讨论的问题 • 横轴：时间 t • 纵轴：个体总数 Nt Nt 示意图 t

  12. Penna 模型 四、有性繁殖Penna模型 • 个体的构成 • 个体： • 个体分为雌性和雄性，对任意个体以50%的可能性规定性别。 B位

  13. Penna 模型 四、有性繁殖Penna模型 • 个体的构成 • 规定某些位置是显性基因位置，其余为隐性基因位置。 • 对显性基因位置： • 对隐性基因位置： or or 患 病 只 有 患 病

  14. Penna 模型 四、有性繁殖Penna模型 • 死亡机制 • 个体的死亡机制： • 环境因素：每个时间步每个个体的死亡率 （Verhulst因子） • 遗传因素：个体活到当前年龄累计坏基因个数(得遗传病的次数)大于 某一值T，死亡。 • 老 死：年龄达到B岁,死亡。

  15. Penna 模型 四、有性繁殖Penna模型 • 繁殖机制 • 个体的繁殖机制： • 繁殖年龄：R • 雌性和雄性交配 • 繁殖个数：b 子 突变 父： 母： 突变

  16. 展望 展望

  17. 相关阅读 • 相关阅读 Pan QH, Wang ZR, Wang Z, et al. Common Ancestor and Genetic Diversity in Penna Model. COMMUNICATIONS IN COMPUTATIONAL PHYSICS ,1, 224-234,2010 . Martins JSS, De Oliveira SM . Why sex? - Monte Carlo simulations of survival after catastrophes. INTERNATIONAL JOURNAL OF MODERN PHYSICS C ,9, 421-432,1998 .   de Oliveira SM . A small review of the Penna model for biological ageing . PHYSICA A ,257, 465-469,1998.

More Related