Mathematical Evolutionary Theory

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出版者:Princeton University Press
作者:Marcus W. Feldman
出品人:
页数:352
译者:
出版时间:1989-04-01
价格:USD 37.00
装帧:Paperback
isbn号码:9780691085036
丛书系列:
图书标签:
  • 数学建模
  • 演化理论
  • 生物数学
  • 博弈论
  • 动力系统
  • 复杂性科学
  • 进化生物学
  • 数学生物学
  • 非线性动力学
  • 自组织
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具体描述

An international group of distinguished scientists presents an up-to-date survey of quantitative problems at the forefront of modern evolutionary theory. Their articles illustrate results from the latest research in population and behavioral genetics, molecular evolution, and ecology. Each author gives careful attention to the exposition of the models, the logic of their analysis, and the legitimacy of qualitative biological inferences. The topics covered include stochastic models of finite populations and the sorts of diffusion approximations that are valid for their study, models of migration, kin selection, geneculture coevolution, sexual selection, life-history evolution, the statistics of linkage disequilibrium, and the molecular evolution of repeated DNA sequences and the HLA system in humans. The fourteen contributions are presented in two sections: Part I, Stochastic and Deterministic Genetic Theory, and Part II, Behavior, Ecology, and Evolutionary Genetics. Marcus W. Feldman provides an introduction to each part. The contributors are J. G. Bodmer, W. F. Bodmer, L. L. Cavalli Sforza, F. B. Christiansen, C. Cockerham, W. J. Ewens, M. W. Feldman, J. H. Gillespie, R. R. Hudson, N. L. Kaplan, S. Lessard, U. Liberman, M.E.N. Majerus, P. O'Donald, J. Roughgarden, S. Tavar, M. K. Uyenoyama, G. A. Watterson, and B. Weir.

《数学演化理论》:探索生命奥秘的逻辑与语言 生命,以其惊人的多样性和永恒的适应性,一直是人类最深刻的谜团之一。从微观的基因变异到宏观的物种迁徙,从细胞的繁衍到生态系统的演替,生命体的演化过程既充满了随机的惊喜,又遵循着某种深邃的逻辑。《数学演化理论》 正是致力于揭示这一底层逻辑的严谨著作,它并非简单罗列演化史上的奇闻轶事,而是运用数学的精准与力量,构建起理解生命演化机制的宏大框架。 本书并非对已有的生物演化文献进行简单的概括,而是将焦点置于驱动和塑造生命形式的根本性数学原理。它深入探究了构成生命演化基石的数学工具和模型,从概率论的随机漂移到动力系统的迭代规律,从信息论的遗传信息传递到博弈论的策略选择,为读者提供了一套全新的视角来审视生命现象。 《数学演化理论》 的独特之处在于,它不是一本关于生物学“是什么”的书,而是关于生命演化“如何运作”的书。它不会详细描述恐龙的灭绝或鸟类的迁徙路径,而是会剖析那些使这些现象成为可能的数学法则。换句话说,本书提供的不是演化事件的目录,而是演化事件的“语法”和“算法”。 本书将带领读者穿越一系列核心概念,这些概念共同编织了生命的演化叙事: 遗传变异的数学模型: 基因突变、重组等随机事件如何以概率的形式影响种群的遗传组成?本书将深入探讨这些随机过程的数学描述,例如马尔可夫链在模拟基因频率变化中的应用,以及泊松分布如何解释突变事件的发生概率。我们将理解,即使是最微小的随机扰动,在漫长的时间尺度上也能催生出惊人的多样性。 自然选择的定量分析: 自然选择,作为驱动适应性进化的关键机制,其作用过程可以通过数学模型精确量化。本书将阐释如何利用莱斯利矩阵等工具来分析年龄结构种群的增长率和稳定性,以及如何通过费舍尔的“基本定理”来理解适应度函数的动态变化。我们将学习如何将“适者生存”这一生物学概念转化为精确的数学方程,从而预测种群的演化方向。 适应性景观与路径: 生命的演化并非漫无目的的漂移,而是在一个多维的“适应性景观”中寻找最优解。本书将借助景观几何学和优化理论,来描述不同基因型在特定环境下的适应度表现,并探讨种群如何在这一景观中进行探索和攀升。我们将理解,演化往往是在复杂函数空间中的一条并非总是平坦的路径。 合作与冲突的博弈论基础: 在许多生物种群中,个体之间的合作与竞争是普遍存在的。本书将运用博弈论的框架,例如进化稳定策略(ESS),来分析个体行为如何演化,以及哪些策略能够在种群中稳定地存在。我们将看到,即使在看似无私的利他行为背后,也隐藏着精巧的数学计算和策略权衡。 种群动态与生态系统的数学描述: 从简单的捕食者-猎物模型(如Lotka-Volterra方程)到复杂的生态网络,数学在描述种群数量波动、物种相互作用以及生态系统稳定性方面发挥着至关重要的作用。本书将探讨这些微分方程和差分方程模型,揭示它们如何捕捉生态演化的内在动力学。 分形几何与生命形态: 生命的许多结构,从肺泡的 branching network 到海岸线的蜿蜒,都表现出分形特征。本书将引入分形几何的概念,解释其如何描述和生成这些看似复杂但具有自相似性的生命形态,以及这些几何特性可能在生理功能上扮演的角色。 信息论与遗传编码: 遗传信息从一代传递到下一代,其过程可以从信息论的角度进行分析。本书将探讨遗传密码的冗余度、突变的信噪比,以及DNA序列的熵值等概念,来理解信息在生命演化中的传递效率和鲁棒性。 《数学演化理论》 并非仅面向生物学专业人士,它对任何对生命本质、科学建模以及逻辑推理感兴趣的读者都极具价值。它将帮助读者建立起一套严谨的思维方式,能够用数学的语言去理解和分析自然界中普遍存在的演化现象。通过本书,读者将不再仅仅是观察者,而是能够通过数学的透镜,洞察生命演化那令人着迷的内在规律。它是一次对生命奥秘进行的逻辑探索,一次对演化力量进行的数学解析,一场开启理解生命本质新篇章的智力冒险。

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读后感

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用户评价

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作为一名对生命科学充满热情的研究者,我一直在寻找一本能够帮助我深入理解演化生物学数学基础的著作,而《Mathematical Evolutionary Theory》无疑是其中的佼佼者。书中对“适应度景观”的描绘,让我对演化过程有了更直观的认识。适应度景观是一个高维空间,其中每个点代表一个基因型或表型,而该点的高度则代表其适应度。演化就像是在这个景观上的“爬坡”过程,生物体通过变异和选择,不断朝着适应度更高的方向前进。作者是如何构建和解释这些适应度景观的?它是否会涉及到多基因系统,以及基因之间的相互作用(epistasis)如何影响适应度景观的形状?我还在思考,书中是否会深入探讨“协同演化”(coevolution)的概念,以及如何用数学模型来描述物种之间相互适应和反适应的动态过程。例如,捕食者与猎物之间的军备竞赛,或者寄生虫与宿主之间的相互适应,这些复杂的相互作用都可以通过数学模型来捕捉。作者会如何解释这些模型,并且展示它们如何解释生物界中广泛存在的适应性性状?我还对书中关于“性选择”的数学模型很感兴趣。性选择是驱动某些物种出现独特且常常不符合生存利益的性状的重要因素。作者是否会利用博弈论或动态系统理论来解释性选择的机制,例如,配偶选择的标准,以及雄性和雌性在繁殖策略上的差异如何影响演化?这本书不仅仅是知识的传授,更是一种思维方式的引导,让我能够用更严谨、更量化的方式去思考生命现象。

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在翻阅这本书时,我被其严谨的学术态度和清晰的论述风格所吸引。作者显然在演化理论和数学建模方面有着深厚的功底,并且能够以一种令人信服的方式,将抽象的数学概念与生物学的实际现象相结合。我一直在寻找一本能够系统性地梳理演化理论中数学分支的书籍,而这本书恰好满足了我的需求。它不仅仅是列举一些演化模型,而是试图揭示这些模型背后所依赖的数学原理,以及这些原理是如何支撑起整个演化生物学的理论框架的。我特别关注书中对于适应度函数的讨论,这似乎是理解自然选择的核心。适应度不仅仅是简单的繁殖成功率,它是一个多维度的概念,涉及到生存、繁殖、以及个体对环境的适应能力。作者是如何用数学语言来定义和量化这个适应度函数的?它是否会考虑到环境变化对适应度的影响,以及不同基因型在不同环境下的适应度差异?我还在思考,这本书是否会深入到群体遗传学的不同模型,例如,在无性繁殖和有性繁殖的群体中,基因频率的演化路径会有何不同?书中是否会涉及诸如基因流、突变累积、以及非随机交配等因素对群体遗传结构的影响,并且用数学公式来描述它们的作用机制?我还对书中关于演化稳定策略(ESS)的讲解很感兴趣。ESS理论提供了一种理解群体行为和策略演化的强大工具,特别是在个体之间存在竞争和互动的情况下。作者会如何解释ESS的概念,并提供一些经典的例子,例如在不同类型的博弈论场景中,如何推导出演化稳定的策略?这些模型无疑为我们理解物种内部的个体行为和社会结构提供了深刻的见解。总而言之,这本书不仅仅是一本教材,更像是一次深入的学术对话,让我有机会从一个全新的视角去审视生命演化的本质。

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当我拿起《Mathematical Evolutionary Theory》这本书时,我内心是带着一种既期待又有些许忐忑的心情。期待的是其对演化理论数学化的深度探索,忐忑的是其内容可能会过于晦涩难懂。然而,在阅读过程中,我的疑虑很快就被作者的才华所打消。他成功地将复杂的数学概念包装在清晰易懂的语言中,并且通过一系列精心挑选的案例,生动地展示了数学在演化研究中的应用。我尤其对书中关于“基因流”(gene flow)的论述印象深刻。基因流是指基因在不同种群之间传递的现象,它会影响种群的遗传多样性和分化。作者如何量化基因流的速率,以及它如何影响种群的遗传结构?书中是否会涉及到诸如岛屿模型、混合模型等经典的基因流模型,并且用数学方程来描述它们?我还对书中关于“物种形成”(speciation)的数学模型很感兴趣。物种的形成是演化过程中最根本的事件之一,它意味着新物种的诞生。作者会如何用数学工具来解释地理隔离、生殖隔离以及其他因素在物种形成中的作用?书中是否会涉及到诸如阈值模型、适应性辐射模型等,并且展示它们如何解释物种多样性的起源?此外,我还对书中关于“协同演化”和“物种共演化”的数学模型非常好奇。很多时候,物种的演化并非孤立发生,而是与其他物种相互作用的结果。作者是否会利用动态模型、网络分析等方法来刻画这些相互作用,并且揭示它们如何驱动物种的共同演化?这本书让我深刻地认识到,数学不仅仅是一种工具,更是一种能够揭示生命奥秘的语言。

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这本书的封面上“Mathematical Evolutionary Theory”几个大字,立刻勾起了我对演化生物学深层原理的好奇心。我一直觉得,生命现象背后一定存在着某种数学的秩序和规律,而演化,作为生命最根本的驱动力之一,更是如此。这本书的标题直接点明了主题,让我对其中可能蕴含的深刻洞见充满了期待。我尤其希望它能阐释清楚,那些看似杂乱无章的生物变异和自然选择,是如何在数学模型的框架下,勾勒出物种演化的宏伟图景的。书中会不会涉及到基因频率的改变、群体遗传学中的基本定律,甚至是更复杂的演化动力学模型?例如,经典的哈迪-温伯格平衡,它是如何被用来衡量群体是否处于演化状态的?书中会不会详细讲解不同类型的选择压力,如方向性选择、稳定化选择和分裂性选择,以及它们在数学模型中是如何体现的?我更想知道的是,这本书是否会深入探讨那些驱动物种分化的力量,比如生殖隔离的形成机制,以及地理隔离和基因漂移在其中扮演的角色。要知道,正是这些因素,才使得地球上如此丰富多彩的生命得以诞生。作者是否会运用概率论和统计学的方法,来量化这些演化过程中的不确定性和随机性?例如,突变的发生率,以及有利突变在群体中扩散的速度,这些都可以用数学语言来描述。此外,我还在思考,这本书是否会触及一些前沿的演化理论,比如基因组演化、适应性辐射,甚至是个体发育和表观遗传学在演化中的作用?这些新兴领域无疑为演化理论注入了新的活力,也带来了新的数学挑战。我很想知道,作者是如何将这些复杂的概念,通过严谨的数学推导和清晰的逻辑阐释,呈现在读者面前的。我渴望了解,数学究竟是如何成为理解生命演化奥秘的钥匙,以及它在预测和解释生物多样性方面又能发挥多大的作用。这本书无疑是我探索生命演化数学根基的一次重要旅程的开端,让我充满了求知欲和探索的渴望。

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在我阅读《Mathematical Evolutionary Theory》的过程中,我始终被作者对演化动力学的深刻洞察所折服。他不仅仅是罗列出各种数学模型,而是试图揭示这些模型背后所蕴含的普遍性原理,以及它们如何解释生命现象的多样性和复杂性。我特别关注书中对“适应性辐射”(adaptive radiation)的数学建模。适应性辐射是指一个祖先谱系在相对较短的地质时期内,迅速分化出多种多样的后代,并且占据不同的生态位。作者会如何用数学模型来描述这种现象的驱动因素,例如,生态位空缺、竞争释放、以及内在的演化创新?我还在思考,书中是否会深入探讨“基因组演化”(genomic evolution)的数学方面?例如,基因复制、基因丢失、基因组重排等过程是如何影响物种的演化轨迹的?作者是否会利用计算生物学和系统生物学的工具来分析基因组数据,并从中提取演化的信息?此外,我还对书中关于“宏观演化”(macroevolution)的数学理论很感兴趣。宏观演化关注的是物种形成、灭绝、以及生命树的整体结构。作者是否会利用统计学和时间序列分析的方法来分析化石记录,并重建物种的演化历史?这本书让我深刻地认识到,数学不仅仅是工具,更是理解生命宏伟画卷的语言。

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我一直对生命演化的奥秘充满好奇,而《Mathematical Evolutionary Theory》这本书则为我打开了一扇全新的大门。作者将数学的严谨性与生物学的生命力巧妙地结合在一起,让我得以从一个更加深刻和量化的角度去理解演化过程。我尤其对书中关于“频率依赖选择”(frequency-dependent selection)的论述感到着迷。频率依赖选择是指一个基因型的适应度取决于它在群体中的频率。例如,在捕食者-猎物关系中,如果某种颜色模式的猎物成为主流,捕食者就更容易学会捕食它,从而导致其他颜色模式的猎物变得更有优势。作者会如何用数学模型来捕捉这种动态的相互作用,并且预测哪些策略会在群体中占据主导地位?我还在思考,书中是否会深入探讨“多基因演化”(polygenic evolution)?大多数性状都不是由单个基因控制,而是由多个基因共同决定。作者是否会利用数量遗传学的方法,例如,利用杂种优势模型或数量性状位点(QTL)分析,来研究这些多基因性状的演化?此外,我还对书中关于“演化博弈论”(evolutionary game theory)的应用很感兴趣。演化博弈论提供了一种框架来分析个体之间的策略选择和互动,尤其是在资源有限或存在竞争的情况下。作者是否会用博弈论来解释动物的觅食策略、防御策略,甚至是社会行为的演化?这本书让我深刻地体会到,数学不仅仅是工具,更是理解生命演化内在逻辑的关键。

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《Mathematical Evolutionary Theory》这本书带给我最大的感受是,演化生物学远比我想象的要严谨和数学化。作者对于“种群遗传学”(population genetics)的阐述,让我对群体中基因频率的变化有了更深刻的理解。他通过引入诸如“遗传变异”(genetic variation)和“基因型频率”(genotype frequency)等基本概念,并用数学公式来精确描述它们,为我们构建了一个量化的框架来研究演化。我尤其好奇书中是否会涉及到“基因连锁”(gene linkage)和“遗传重组”(genetic recombination)的数学模型。这些过程对基因在群体中的传播方式有着至关重要的影响。作者会如何用数学方法来描述基因之间的关联性,以及重组率是如何影响遗传变异的?我还在思考,书中是否会深入探讨“非随机交配”(non-random mating)的影响。当个体的交配选择不是随机发生时,群体中的基因型频率会发生变化,进而影响演化进程。作者是否会用数学模型来描述同系交配(inbreeding)和异系交配(outbreeding)的不同效应?此外,我还对书中关于“适应度选择”(fitness selection)的数学理论很感兴趣。自然选择的核心是适应度,但适应度本身又受到多种因素的影响,例如,生存率、繁殖能力、以及对环境的适应性。作者是否会通过构建复杂的适应度函数来量化这些影响,并且分析它们在不同场景下的作用?这本书让我意识到,数学是理解生命演化规律不可或缺的语言。

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当我翻开《Mathematical Evolutionary Theory》这本书时,我立刻被其严谨的逻辑和清晰的结构所吸引。作者以一种系统性的方式,将演化生物学的核心概念与数学模型相结合,为我提供了一个理解生命演化深层机制的全新视角。我特别关注书中关于“群体遗传学”(population genetics)的论述。群体遗传学是研究群体基因频率变化规律的学科,而数学模型是其核心工具。作者是否会详细介绍诸如德布林-卡纳模型、费歇尔-霍尔丹模型等经典的群体遗传学模型,并且解释它们是如何描述突变、迁移、选择和漂移等演化因素的作用的?我还在思考,书中是否会深入探讨“繁殖隔离”(reproductive isolation)的概念,以及如何用数学模型来理解不同类型的繁殖隔离机制,例如,地理隔离、行为隔离、时间隔离等,以及它们如何阻止基因流,并最终导致物种形成?此外,我还对书中关于“趋同演化”(convergent evolution)的数学解释很感兴趣。趋同演化是指不同物种在相似的环境压力下,独立演化出相似的性状。作者是否会利用模型来分析这种现象的概率,以及解释是什么样的数学约束导致了趋同?这本书让我深刻地认识到,数学不仅仅是抽象的符号,更是理解和解释生命世界奥秘的强大工具。

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我原本以为,一本名为“Mathematical Evolutionary Theory”的书会充斥着枯燥的公式和复杂的推导,但这本书却给了我一个意想不到的惊喜。作者的叙述方式非常流畅,即使是对于数学背景不是特别深厚的读者,也能够理解其中的逻辑。他善于用生动的比喻和贴切的例子,将抽象的数学概念具象化,使得我们在学习理论的同时,也能感受到演化过程的生机勃勃。我特别欣赏书中对“生存斗争”这一概念的数学化处理。我们都知道,达尔文的自然选择理论的核心就是生存斗争,但如何将这种斗争量化,如何描述竞争的强度和结果,这本身就是一个巨大的挑战。作者是否会引入博弈论的工具来分析个体之间的竞争关系,例如,在资源有限的情况下,不同策略的个体如何相互作用,以及哪种策略更有可能在演化中占据优势?我还在思考,书中是否会探讨种群动态学在演化中的作用。种群的大小、增长率、以及与环境的相互作用,都会影响到演化进程。作者会如何将这些因素纳入到数学模型中?例如,洛特卡-沃尔法特方程,它描述了捕食者与被捕食者之间的种群动态,这是否也能用来理解不同物种之间的协同演化和竞争演化?此外,我还对书中关于“遗传漂变”的讨论感到好奇。遗传漂变是一种随机的基因频率变化,它在小种群中尤为显著,甚至可能导致有利基因的丢失或有害基因的固定。作者会如何用数学工具来量化这种随机性,以及它在塑造物种演化轨迹中的作用?这本书让我意识到,数学不仅是描述现象的工具,更是揭示现象背后规律的语言。

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这本书的标题“Mathematical Evolutionary Theory”就已经预示着它将是一次深入探索生命演化背后数学规律的旅程。我一直在寻找一本能够系统性地阐述演化生物学中数学模型构建的书籍,而这本书恰好满足了我的需求。作者对“自然选择”这一核心概念的数学化处理,让我受益匪浅。他不仅仅是简单地描述了自然选择的机制,而是深入探讨了如何用数学模型来量化选择的强度,以及不同类型的选择(如定向选择、稳定化选择和分裂性选择)是如何在模型中体现的。我特别想了解,书中是否会涉及到群体遗传学中的基本方程,例如,如何用哈迪-温伯格定律来描述群体中基因频率的稳定性,以及在何种条件下,这种平衡会被打破?我还在思考,书中是否会深入探讨“基因漂移”(genetic drift)的影响。基因漂移是一种随机过程,它在小种群中尤其显著,并且可能导致基因频率发生无目的的变化。作者会如何用概率论和统计学的方法来量化基因漂移的效应,并且解释它在塑造物种的遗传结构中所扮演的角色?此外,我还对书中关于“适应度函数”(fitness function)的数学建模很感兴趣。适应度是一个复杂而关键的概念,它直接关系到自然选择的驱动力。作者会如何定义和构建适应度函数,并且展示如何利用它来预测群体在不同环境下的演化方向?这本书让我意识到,数学不仅是描述生命现象的工具,更是揭示生命演化规律的强大武器。

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