可實現(xiàn)振蕩功能的生物模體的設計性研究.pdf

1、系統(tǒng)生物學研究起源于上個世紀，被認為是二十一世紀的生物學，目的是試圖探索生物功能與作用網絡的關系，發(fā)現(xiàn)生物系統(tǒng)的普適規(guī)律。系統(tǒng)生物學的研究涉及到生物學與物理學、數學、計算機科學等學科的交叉研究。
　　 首先，我們研究了振蕩功能與網絡結構的關系。振蕩在生物界是很普遍又重要的現(xiàn)象，表現(xiàn)為許多生物系統(tǒng)在受到外界刺激后都會產生振蕩，是當前研究的熱點。例如作為重要的抑癌蛋白質的P53受到外界激勵后就呈現(xiàn)出振蕩；人體的生物鐘就是一個周期約為

2、24小時的振蕩。在本論文中，我們研究了什么類型的拓撲結構可以實現(xiàn)無阻尼振蕩并且試圖探討模體結構和動力學的關系。本文采用數值方法在米氏動力學的框架下研究3點模體的性質，結果顯示振蕩模體具有可設計性和一定的共性，發(fā)現(xiàn)長程負反饋是3點和4點不帶自相互作用模體實現(xiàn)振蕩的一個必要條件，對于該類網絡的振蕩必不可少。另外我們發(fā)現(xiàn)引入自相互作用后振蕩模體的范圍有所擴大，一些原來不能振蕩的模體也具有振蕩功能，并且必須包括負反饋。我們的研究發(fā)現(xiàn)了振蕩和結構

3、之間的對應關系，初步提供了振蕩模體的設計方案，這有助于更好地了解生物系統(tǒng)的規(guī)律。
　　 其次，我們研究了復雜網絡上的博弈動力學，主要探討了網絡上的合作演化博弈特性，模擬了幾個平均度的不同結構的優(yōu)選生長網絡上的博弈動力學，包括著名的“鏟雪模型”。結果表明不同的網絡表現(xiàn)出不同的合作特性，一般在接近于無標度網絡附近的合作比較強，表現(xiàn)為一個相變點，其它網絡，例如規(guī)則網絡和隨機網絡合作性比較差。對于平均度不同的優(yōu)選生長網絡，相變點不同，表