Одна из принципиальных трудностей при создании теории реального процесса эволюции состоит в том, что относительно значений входящих в теорию параметров, например, скоростей воспроизведения и мутаций, известно очень мало. Можно надеяться, однако, что новое направление экспериментальных исследований — проведение направленных эволюционных экспериментов на микроорганизмах — позволит получить новые данные. Ныне представляется разумным подвергнуть теорию проверке с помощью компьютерных экспериментов. Численные эксперименты не отражают полностью реальный процесс эволюции, но позволяют имитировать характерные особенности реальных процессов.
Начнем с изложения компьютерной модели Ферстерлинга, Куна и Тьюза. Речь идет о последовательностях длиной v = 9 из четырех букв А, Т, Г и Ц, постоянно воспроизводящихся, иногда с ошибками (мутациями), при условии постоянного общего числа частиц N = 50. Мы исходим из некоторой начальной случайной последовательности, например,
t = 0: Ni = 50, j = (ЦГТАТЦГТЦ).
Таким образом, процесс может начаться лишь с одной из S = 49 = 262144 возможных последовательностей, т.е. процесс начинается с одной из вершин симплекса. Имеющиеся последовательности удваиваются по прошествии определенных интервалов времени. С помощью случайной программы в процессе удвоения с определенной вероятностью W при вписывании буквы совершается ошибка. Поcле каждого удвоения число последовательностей снова понижается до 50. Какая из последовательностей вымирает и какая выживает, решает случайная программа. При определении ценности последовательности авторы исходят из некоторой идеальной произвольно заданной последовательности, например, из последовательности
i = (АПТЦЦГАГ).
Путем сравнения с идеальной последовательностью i мы определяем число ошибочных мест F = d(k, i) в заданной последовательности k. Величина F указывает число несовпадений между последовательностями k и i. Ее можно рассматривать как метрическое расстояние между последовательностями. Ценность идеальной последовательности назначается произвольно. Для всех последовательностей с одной ошибкой ценность уменьшается в r раз, для всех последовательностей с двумя ошибками — в r2 раз и т.д. Эти модельные предположения могут быть легко перенесены и в общий формализм, развитый в разд. 3. Модель Ферстерлинга, Куна и Тьюза соответствует стохастическому процессу на симплексе с N = 50 и вероятностями перехода
(19)
Где 
(20)
i — заданная идеальная последовательность. В играх, проведенных Ферстерлингом, Куном и Тьюзом, r = 1,5, а частоты ошибок W = 0,0025; 0,01; 0,04. Некоторые результаты представлены в табл. 3. Во всех случаях система обнаруживала стремление к идеальной последовательности i, но с различным качеством и с различной скоростью. Благоприятной частотой ошибки оказалась величина W = 0,01: при таком значении W после 100 поколений 92% последовательностей достигают идеальной структуры, в то время как, например, при W = 0,04, подгонка идет очень плохо, а при W = 0,0025 процесс длится необычайно долго.
Таблица 3
Компьютерная модель процесса эволюции по Ферстерлингу, Куну и Тьюзу (а: W = 0,025, б: W = 0,01, в: W = 0,04)
|
Поколение |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 | |||||||||||||||
|
а |
б |
в |
а |
б |
в |
а |
б |
в |
а |
б |
в |
а |
б |
в |
а |
б |
в |
а |
б |
в | ||
|
0 |
50 |
50 |
50 | |||||||||||||||||||
|
10 |
11 |
4 |
29 |
42 |
6 |
4 |
4 | |||||||||||||||
|
20 |
1 |
12 |
14 |
33 |
23 |
4 |
12 |
1 | ||||||||||||||
|
30 |
6 |
5 |
34 |
45 |
9 |
1 | ||||||||||||||||
|
40 |
4 |
3 |
10 |
34 |
23 |
13 |
13 | |||||||||||||||
|
50 |
19 |
14 |
17 |
36 |
13 |
1 |
47 |
3 | ||||||||||||||
|
60 |
18 |
23 |
19 |
26 |
12 |
1 |
1 | |||||||||||||||
|
70 |
1 |
15 |
33 |
25 |
15 |
10 |
1 | |||||||||||||||
|
80 |
14 |
29 |
31 |
17 |
5 |
3 |
1 | |||||||||||||||
|
90 |
41 |
30 |
8 |
13 |
1 |
7 | ||||||||||||||||
|
100 |
46 |
33 |
4 |
15 |
1 |
49 |
1 |
1 | ||||||||||||||
|
110 |
47 |
28 |
3 |
20 |
2 | |||||||||||||||||
|
120 |
41 |
30 |
9 |
16 |
3 |
1 | ||||||||||||||||
|
130 |
49 |
28 |
1 |
16 |
5 |
1 | ||||||||||||||||
|
150 |
49 |
1 | ||||||||||||||||||||
Интересное на сайте:
Синантроп
Синантроп (от лат. Sinanthropus pekinensis – «пекинский человек», в современной классификации – Homo erectus pekinensis) – близкая к питекантропу, однако более поздняя и развитая. Был обнаружен в Китае, отсюда и название.
Жил около 600–4 ...
Зубы
Зубы (dentes) захватывают и измельчают пищу, кроме того, они способствуют чистоте и благозвучию речи. По функции и форме различают резцы, клыки, малые и большие коренные зубы. Общее число зубов у взрослых равно 32. В каждой половине верхн ...
Правила
безопасности при цунами
1.
Большинство цунами вызывается землетрясениями, которые происходят под дном океана, чаще всего на периферийных участках Тихого океана. К потенциально опасным относятся пониженные участки вдоль берегов, в заливах и бухтах с высотой мене ...