科学家借助图论提升进化论模型共筑科技文明之基

科学家利用图论提升进化模型，共筑科技文明基石

在达尔文提出《进化论》后，自然选择一直是主流进化论的核心。然而，生物学家长期面临一个难题：如何确保有益突变能够在种群中传播？奥地利和美国的一支多学科研究小组最近尝试用数学中的图论来解决这个问题，他们的发现可能对促进特定种群结构下自然选择产生重要影响。

图论是一种表示项目集之间动态关系的数学结构。在生物学中，它被用于研究个体生物之间的相互作用和遗传信息流动。通过将个体置于顶点，并以连接它们的边缘描述其相互关系，科学家们可以抽象出不同种群结构，并探索这些结构如何影响自然选择。

马丁·诺瓦克（Martin Nowak），哈佛大学进化动力学项目负责人，在研究癌症时首次思考了人口结构对进化结果的潜在影响。他意识到要应对突变，但要应对选择则需要另一种策略。诺瓦克团队使用图论方法来探索不同的种群结构如何影响自然选择，并且他们发现了一些特别有效地增强有利突变传播并推动进化过程的地理形状，这些形状被称为“放大器”。

虽然理论上存在许多这种类型的地理形状，但实际上只有少数几种具有足够复杂性以至于作为放大器而被证实。此外，即使某些看起来像放大器的地理形状也可能过于复杂或人工设计，以至于不太可能在现实世界中找到。

尽管如此，对于想要培育特定类型细胞或筛选生长速度更快细胞菌株的人来说，无论何时何地都有一定的应用价值。此外，如果科学家能够识别出这些放大器在地球上的现实应用，那么这将是一个巨大的突破，因为它会揭示自然界中哪些策略最有效地促成了生命适应环境变化，从而加速物质与能量转换，为人类社会提供新的技术创新和资源管理方法。这就是为什么这项工作对于理解我们所处宇宙中的生命演替，以及为了创造更加可持续、健康、富裕的人类未来，是如此关键的一个方面。