关于Penna模型的几个问题

【作者】 周辉；

【导师】 贺明峰；

【作者基本信息】 大连理工大学 ， 应用数学， 2004， 硕士

【摘要】 Penna模型是基于无性繁殖的种群演化模拟模型，该模型于1995年由巴西人T．J．P．Penna提出。Penna模型是以具有年龄结构的种群为研究对象的，该模型除年龄外还考虑了环境压力、遗传因素、繁殖年龄、繁殖强度及突变等因素，且随着分子生物学的进展，将相应的结果溶入到Penna模型中，使得Penna模型有了很大发展。 Penna模型成功的主要原因之一是它采用了一种适合计算机处理的基于位串的个体表示方法。使得人们可以在微机上进行较大规模的种群演化模拟。Penna模型被广泛应用于研究种群动态的许多问题上，比如鲑鱼的灾难性死亡和阿拉斯加狼群的发展等。 在Penna模型的发展和应用中，基本都延用了Penna模型的死亡机制，从而对死亡率及各死亡原因的比例进行详细分析就是一个必要的工作。另外Penna模型有一个很有趣的性质，就是共同祖先问题，对此本文也进行了讨论。本文结构如下： 第一章中给出了Penna模型的简单介绍及其发展现状。 第二章中给出了研究单种群的数学模型和Penna模型的理论描述。Penna模型的数学理论描述非常复杂，并且由理论得到的结果与实际模拟的结果存在很大差异，这更体现了其作为模拟模型的优势。 在第三章中给出了Penna模型的几个问题，包括Penna模型的死亡率分析、死亡原因分析以及共同祖先问题。并给出一些关于死亡率变化、主要死亡原因和共同祖先存在性及性质的重要结论，包括：过量突变使疾病成为主要死亡原因；任何情况下老死的个体几乎不存在以及只要种群不灭绝则共同祖先必然存在等等。 最后对penna模型仍可以继续深入研究的几个问题提出了看法。更多还原

【Abstract】 The Penna model is an evolution model based on asexual reproduction, and is published in 1995 by T.J.P. Penna. It is by far the most successful computational model for. age-structured populations. Its biological support comes from the mutation accumulation theory of senescence.One of the reasons for the Penna model’s success relies on a particularly well-suited computational representation of a genome by means of a sequence of bits, the bit-string, these strings can be efficiently operated on by very fast logical and bitwise CPU operations. It has also proved to be flexible enough to be of value in a number of different problems in population dynamics, running from the catastrophic senescence of salmon to the origins of menopause.Chapter one is a simple introduction on Penna Model. A review of the most important results of the model is also presented.Several mathematical models based on one population and the theoretic descriptions of the Penna model are given in Chapter two. The theoretic description is very complex, and its results are very different from computer simulation results.In chapter three, we analyze the mortality and death reasons of individuals. We also study the common ancestor in Penna model. Some important results are presented such as: too much mutations cause diseases take the place of environment pressure to become the main death reason, etc.Several problems that are not studied yet are listed in the last chapter.更多还原