周期失配对遗传振荡器可牵引性的增强

生物振荡器协调单个细胞组分，使其一致且集体地运作。它们通常由多个反馈回路组成，周期失配在生物实现中不可避免。我们研究了这种周期失配在对外部刺激的同步响应方面的有利影响。具体地，我们考虑了两种基本的遗传电路模型：平滑振荡器和弛豫振荡器。利用相位约化和Floquet乘子，我们数值分析了它们在不同耦合强度和周期比下的可牵引性。我们发现周期失配在两种振荡器中都诱导出更好的牵引；增强发生在它们极限环上的分岔附近。在平滑振荡器中，增强的最优周期比与实验观察到的比率一致，这表明生物对周期失配的利用。虽然多个反馈回路的起源常被解释为确保对抗扰动的鲁棒性的被动机制，但我们研究了周期失配的主动益处，包括提高遗传振荡器的效率。我们的发现为多回路的固有优势及其必要性提供了定性不同的视角。