病毒进化的统计力学与热力学
种群与进化
2016-01-08 v1
摘要
本文使用“巨正则系综”以及统计力学和热力学的形式体系，分析病毒传染与进化的简化模型，枚举所有可能的病毒并推导系统的热力学变量。我们将感染过程建模为一系列由病毒和宿主遗传状态决定的能量势垒，这些势垒是免疫响应和系统温度的函数。我们发现了正常复制的正温度区与病毒的负温度“无序”相之间的相变。这些相定义了不同遗传策略受青睐的不同机制。或许最重要的是，它表明该系统具有真实的热力学温度。对于正常复制，该温度与有效温度线性相关。免疫响应的强度重新标度温度但不改变观察到的线性关系。对于所有研究过的温度和免疫水平，我们发现了一个将序参量与病毒可进化性联系起来的普适曲线。真实病毒具有有限长度的 RNA 片段，其编码决定适应度的蛋白质；因此这里提出的方法可被精炼以应用于真实生物系统，或许能为免疫逃逸、新病原体的出现以及其他病毒进化结果提供见解。
引用
@article{arxiv.1502.07250,
title = {Statistical mechanics and thermodynamics of viral evolution},
author = {Barbara A. Jones and Justin Lessler and Simone Bianco and James H. Kaufman},
journal= {arXiv preprint arXiv:1502.07250},
year = {2016}
}
备注
39 pages (55 pages including supplement), 9 figures, 11 supplemental figures