进化动力学的缠结自然模型再探：性状遗传的结构与动态效应

生物与文化进化的缠结自然模型(Tangled Nature Model, TNM)以相互作用的个体为特征，这些个体竞争有限资源，并以易错方式进行繁殖，其繁殖速率取决于它们与他人维持的相互作用之“缠结”。将一个TNM个体与其他个体联系起来的相互作用集合是其繁殖成功的关键，可以说构成了其最重要的属性。然而，在许多研究中，一个个体的相互作用与其突变后代的相互作用无关，这一相当不现实的特征相当于一个点突变将长颈鹿变成了大象。为揭示性状遗传的结构与动力学效应，我们引入并数值分析了一系列TNM模型，其中一个正整数$K$参数化了个体与其突变后代相互作用之间的相关性。对于$K=1$，单个点突变使所有相互作用随机化；而将$K$增加到基因组长度则确保性状遗传水平递增。我们表明，由我们的规则生成的交互作用分布几乎与$K$的取值无关。改变$K$强化了生态的核心结构，导致种群丰度分布更接近于对数正态概率密度，并增加了在时间$t_{\rm w}$存在的物种在较晚时间$t$也持续存在的概率。特别地，生存概率显示为随比率$t/t_{\rm w}$的幂律衰减，类似于近似描述物理起源玻璃态系统的纯老化行为。增加$K$的值会降低幂律衰减指数的数值，这是性状遗传一个清晰的定量动力学效应。