两状态系统中的信息与适应度：fluctuating environment 中的自复制个体
种群与进化
2025-08-04 v1
摘要
具有相同基因的个体群体可以呈现出异质的表型特征。这种异质性的存在率可解释为一种改善在波动环境中群体增殖率（适应度）的保值策略。表型分布受到表型间竞争、环境状态持续时间以及表型转换速率等因素的影响。我们在环境和表型均可采用两种状态的系统中阐述了这些效应。该系统包括对称保值和休眠-增殖表型等情形。我们考察了环境与表型状态之间共享的相互信息（以比特为单位），并探讨了该信息与群体适应度之间的关系。我们提出，当适应度相对于表型与环境独立的情形测量时，信息与适应度可以作为等价的度量来处理。我们研究个体可用于提高此信息的策略，例如相对于环境波动速率调整增殖速率和表型转换速率。通过这些策略，在边缘分布固定的情况下，信息的增加意味着群体适应度的增加。我们还确定了实现最大适应度和信息的限制，并讨论了该信息价值基于新的归一化适应度。我们的框架为理解生物体如何适应波动环境条件提供了新的见解。
引用
@article{arxiv.2508.00150,
title = {Information and fitness in two-state systems: self-replicating individuals in a fluctuating environment},
author = {Poulami Chatterjee and Cesar Nieto and Juan Manuel Pedraza and Abhyudai Singh},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.00150},
year = {2025}
}