Определения надежности и канализации

Понятия робастности и канализации сегодня модны в биологической литературе. Однако я не уверен в их определениях и не уверен, что все авторы на самом деле используют одно и то же определение.

Поэтому я прошу здесь определения этих терминов или краткий обзор общих определений надежности и канализации . Как разные авторы определяют эти слова? Меня особенно интересует...

  • Различия между надежностью и канализацией (канализация, кажется, больше применима к биологии развития, чем устойчивость, которая кажется более общей концепцией)

  • На каком уровне применимы эти понятия? К популяциям, к генотипам, к обоим, ..?

  • Как концепция адаптации связана с этими определениями.

  • Как концепция пластичности противопоставляется концепциям робастности и канализации?

Ответы (2)

Поскольку канализация определяется в вашем вопросе (также в Википедии), это означает надежность.

Семантически их можно различить.

Устойчивость системы относится к ее чувствительности к возмущениям. Другими словами, небольшие различия в параметрах не повлияли бы на стационарное состояние системы (изменения параметров в физически допустимом диапазоне не привели бы к бифуркациям).

Под системой я подразумеваю набор сущностей, связанных друг с другом определенным образом. Например, экосистема, в которой разные виды связаны друг с другом взаимодействиями пищевой цепи. В устойчивом состоянии конфигурация системы (например, 10 лисиц, 100 кроликов, 10000 трав, 1000 медоносных пчел и т. д.) остается неизменной во времени (что, однако, не означает, что она статична). Или в случае развития системой может быть тело, определяемое набором определенных фенотипов.

Канализация/канализация относится к механизмам, которые заставляют систему следовать определенной траектории. Итак, если вы видите это математически, канализация сохраняет траекторию, продиктованную заданным набором собственных векторов. В случае развития канализирующими механизмами можно назвать такие механизмы, как дозовая компенсация, функциональная компенсация изоформами, параллельными метаболическими потоками и т.д.

Таким образом, в современном использовании мы можем назвать систему надежной (свойство системы), тогда как мы должны обращаться к механизмам, которые помогают сохранять траектории, как к канализациям. Конечной целью канализации является придание устойчивости системе, но это не единственный механизм, отвечающий за устойчивость (например, устойчивое состояние может просто не зависеть от определенных параметров).

Надежность является свойством системы и зависит от того, как связаны различные объекты системы и каковы параметры их взаимодействия (скорости и т. д.).

Вы должны заметить, что это выражения, принятые разными группами в научном сообществе и, возможно, означающие одно и то же — это всего лишь моя попытка устранить избыточность терминов с помощью семантики.

Теперь пластичность — это совсем другое понятие. Пластичность в некотором роде противоположна прочности. Это означает, что качественный характер системы может измениться при изменении определенных параметров. Тем не менее, система должна сохранять свою стабильность. В устойчивой системе легкие возмущения из устойчивого состояния приведут к тому, что система вернется в это устойчивое состояние — как мяч в колодце. Однако система может по своей природе допускать несколько устойчивых состояний (например, переключатели), и в зависимости от определенных параметров система может находиться в любом из состояний (но если зайти слишком далеко, система может перейти в другое стабильное устойчивое состояние). Это называется мультистабильностью.

ПРИМЕЧАНИЕ: некоторые люди также используют термин «пластик» для обозначения «отзывчивого». Приведенное выше определение может быть не исчерпывающим и не самым совершенным.

Спасибо за ваш ответ, он уже очень информативен, хотя я все еще немного смущен. Когда вы говорите, что устойчивость — это свойство системы, вы имеете в виду, что это свойство генотипов, популяций, и того, и другого? Надежность - это свойство системы всегда производить один и тот же фенотип, в то время как канализация - это механизм этой системы, который позволяет производить всегда один и тот же фенотип. хм... Я правильно понял? Что вы называете траекториями, когда говорите, что канализация сохраняет траектории? Большое спасибо за вашу помощь.
Вам известна статья, в которой прямо сравниваются определения этих двух понятий?
Нет, я не читал статьи, в которой они сравниваются.

В понятие устойчивости входит несколько подпонятий. Для всех этих понятий существует несколько определений, и я просто предлагаю один вариант возможных определений ниже.

  • Мутационная устойчивость
    • Может быть определен как функция среднего значения и дисперсии распределения мутационных эффектов.
  • Экологическая устойчивость
    • Можно определить как противоположность фенотипической пластичности. Здесь пластичность определяется не только как адаптивная пластичность. Пластичность — это любое фенотипическое изменение, вызванное изменением окружающей среды. Таким образом, экологическая устойчивость может быть определена как величина, обратная наклону нормы реакции.
  • Устойчивость к развитию
    • Может быть определено как дисперсия фенотипов, которую данный генотип производит в данной среде.

Из Гилберта и Эпеля (2009), стр. 384 , канализация — это надежность развития.

В биологии эти понятия почти всегда относятся к генотипам. Они редко применяются к популяциям или экосистемам, а когда они применяются, определения часто сильно различаются.