The topology of robustness and evolvability in evolutionary systems with genotype-phenotype map

در این مقاله، ما یک تعریف توپولوژیک از مفاهیم ثبات و تکامل پذیری را تشکیل می دهیم. ما تحقیقات خود را با فرمول یک مدل چند بعدی از پویایی تکاملی جمعیت سلول آغاز می کنیم. سلولهای ما با یک نقشه ژنتیکی-فنوتیپ مشخص می شوند: شانس زنده ماندن آنها تحت فشار انتخابی، با فنوتیپ های آنها تعیین می شود، در حالی که ژنوتیپ های آنها تعیین می شوند. با توجه به پویایی چند بعدی ما، پویایی جمعیت باعث تکامل یک شبکه ژنتیکی-فنوتیپ می شود. نمایندگی ما از شبکه ژنوتیپ-فنوتیپ شبیه به آنهایی است که قبلا شرح داده شده است، اما دارای یک عنصر جدید است، یعنی شبکه ما شامل دو نوع گره: ژنوتیپ و گره فنوتیپ است. این نمایندگی شبکه ما را قادر می سازد تا با توجه به خواص توپولوژیکی آن، توانایی و تکامل پذیری را مشخص کنیم: استحکام فنوتیپی با استفاده از ضریب خوشه بندی گره های فنوتیپ، و تکامل پذیری به عنوان ظهور مولفه های غول پیکری که امکان حرکت بین فنوتیپ ها را فراهم می کند. این تعریف توپولوژیکی تکامل پذیری ما را قادر می سازد تا به اصطلاح ثبات تکامل پذیری، که از لحاظ استحکام در برابر حمله (یعنی حذف لبه) مولفه متصل غول پیکر مشخص شده است، مشخص شود. بررسی عوامل موثر بر استحکام تکامل پذیری نشان می دهد که استحکام فنوتیپی و تنوع ژنتیکی متناقض کلیدی برای یکپارچگی توانایی نوآوری هستند. این نتایج در چارچوب تعدادی از مدل ها مطابقت دارد که نشان می دهد که استحکام به جای تضعیف تکامل پذیری، به نفع آن است. علاوه بر این ما نشان می دهیم که شبکه فنوتیپ متناظر که به عنوان پروژۀ یک جزء کل ژنوتیپ-فنوتیپ شبکه تعریف شده است، پدیده جهان کوچک را نشان می دهد، که نشان می دهد که در این نوع سیستم تکاملی، میزان سازگاری افزایش می یابد.