Skip to main content
CenXiv.org
此网站处于试运行阶段,支持我们!
我们衷心感谢所有贡献者的支持。
贡献
赞助
cenxiv logo > q-bio > arXiv:2508.00150v1

帮助 | 高级搜索

定量生物学 > 种群与进化

arXiv:2508.00150v1 (q-bio)
[提交于 2025年7月31日 ]

标题: 两种状态系统中的信息与适应度:在波动环境中的自我复制个体

标题: Information and fitness in two-state systems: self-replicating individuals in a fluctuating environment

Authors:Poulami Chatterjee, Cesar Nieto, Juan Manuel Pedraza, Abhyudai Singh
摘要: 具有相同基因的个体种群可以表现出异质性特征(表型)。 这种异质性的普遍性可以解释为一种赌注规避策略,它在波动的环境中提高了种群的增殖率(适应度)。 表型分布受到竞争、环境状态持续时间以及表型转换速率等因素的影响。 我们在一个系统中展示了这些影响,其中环境和表型都可以采用两种状态。 该系统包括对称赌注规避和休眠-增殖表型等情景。 我们研究了环境状态和表型状态之间共享的互信息(以比特为单位),并探讨了这种信息与种群适应度之间的关系。 我们认为,当适应度相对于表型和环境独立的情况进行测量时,信息和适应度可以被视为等效的度量。 我们研究了个体可以用来提高这种信息的策略,例如调整增殖速率和表型转换速率相对于环境波动速率的比率。 通过这些策略,在固定边缘分布的情况下,信息的增加意味着种群适应度的增加。 我们还确定了最大可实现适应度和信息的极限,并讨论了这种信息在新的归一化适应度中的价值。 我们的框架为生物体如何适应波动的环境条件提供了新的见解。
摘要: A population of individuals with the same genes can present heterogeneous traits (phenotypes). The prevalence of this heterogeneity can be explained as a bet-hedging strategy that improves the population proliferation rate (fitness) in fluctuating environments. The phenotype distribution is influenced by factors such as competition between phenotypes, the duration of environmental states, and the rate of phenotype-switching. We illustrate these effects in a system where both the environment and the phenotype can adopt two states. This system includes scenarios such as symmetric bet-hedging and dormant-proliferating phenotypes. We examine how environmental and phenotypic states share mutual information, measured in bits, and explore the relationship between this information and population fitness. We propose that when fitness is measured relative to the case where phenotype and environment are independent, information and fitness can be treated as equivalent measures. We investigate strategies that individuals can use to improve this information, such as adjusting the rates of proliferation and phenotype-switching relative to the environmental fluctuation rate. Through these strategies, with fixed marginal distributions, an increase in information implies an increase in population fitness. We also identify limits to the maximum achievable fitness and information and discuss the value of the information in terms of this new normalized fitness. Our framework offers new insights into how organisms adapt to fluctuating environmental conditions.
主题: 种群与进化 (q-bio.PE)
引用方式: arXiv:2508.00150 [q-bio.PE]
  (或者 arXiv:2508.00150v1 [q-bio.PE] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2508.00150
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI(待注册)

提交历史

来自: Cesar Nieto Acuna [查看电子邮件]
[v1] 星期四, 2025 年 7 月 31 日 20:22:41 UTC (1,217 KB)
全文链接:

获取论文:

    查看标题为《》的 PDF
  • 查看中文 PDF
  • 查看 PDF
  • HTML(实验性)
  • TeX 源代码
  • 其他格式
许可图标 查看许可
当前浏览上下文:
q-bio.PE
< 上一篇   |   下一篇 >
新的 | 最近的 | 2025-08
切换浏览方式为:
q-bio

参考文献与引用

  • NASA ADS
  • 谷歌学术搜索
  • 语义学者
a 导出 BibTeX 引用 加载中...

BibTeX 格式的引用

×
数据由提供:

收藏

BibSonomy logo Reddit logo

文献和引用工具

文献资源探索 (什么是资源探索?)
连接的论文 (什么是连接的论文?)
Litmaps (什么是 Litmaps?)
scite 智能引用 (什么是智能引用?)

与本文相关的代码,数据和媒体

alphaXiv (什么是 alphaXiv?)
CatalyzeX 代码查找器 (什么是 CatalyzeX?)
DagsHub (什么是 DagsHub?)
Gotit.pub (什么是 GotitPub?)
Hugging Face (什么是 Huggingface?)
带有代码的论文 (什么是带有代码的论文?)
ScienceCast (什么是 ScienceCast?)

演示

复制 (什么是复制?)
Hugging Face Spaces (什么是 Spaces?)
TXYZ.AI (什么是 TXYZ.AI?)

推荐器和搜索工具

影响之花 (什么是影响之花?)
核心推荐器 (什么是核心?)
IArxiv 推荐器 (什么是 IArxiv?)
  • 作者
  • 地点
  • 机构
  • 主题

arXivLabs:与社区合作伙伴的实验项目

arXivLabs 是一个框架,允许合作伙伴直接在我们的网站上开发和分享新的 arXiv 特性。

与 arXivLabs 合作的个人和组织都接受了我们的价值观,即开放、社区、卓越和用户数据隐私。arXiv 承诺这些价值观,并且只与遵守这些价值观的合作伙伴合作。

有一个为 arXiv 社区增加价值的项目想法吗? 了解更多关于 arXivLabs 的信息.

这篇论文的哪些作者是支持者? | 禁用 MathJax (什么是 MathJax?)
  • 关于
  • 帮助
  • contact arXivClick here to contact arXiv 联系
  • 订阅 arXiv 邮件列表点击这里订阅 订阅
  • 版权
  • 隐私政策
  • 网络无障碍帮助
  • arXiv 运营状态
    通过...获取状态通知 email 或者 slack

京ICP备2025123034号