单调与近单调网络结构（第一部分）

本文（第一部分与第二部分）提供了与生化网络相关的单调与近单调动力系统的阐释性介绍，即其图一致或近一致的那些系统。许多结论可从有符号网络结构得出，后者仅关联纯化学计量信息而忽略通量。特别地，单调系统以可预测的方式对扰动作出响应，并具有鲁棒且有序的动力学特征，使其成为更大网络中可靠的组成部分。单调系统的互连可有效地使用控制论工具分析，将更大系统视为单调子系统的互连。这使得人们无需显式了解通量或动力学常数及其他参数，而仅利用“输入/输出特性”（稳态响应或直流增益）便能获得精确的分岔图。该过程可视为一种“模型降阶”方法，其中单调子系统被视为本质上一维对象。执行分解为少量单调组分的可能性，与系统“接近”单调的程度问题紧密相连。我们主张“近单调”系统在生物学上可能比远离单调的系统更可取。事实上，有迹象表明生物网络可能比具有相同顶点数及正负边数的随机网络更接近单调。