Skip to main content
SUPERVISOR
Keivan Aghababaei samani,Farhad Fazileh
کیوان آقابابائی سامانی (استاد راهنما) فرهاد فضیله (استاد مشاور)
 
STUDENT
Hosna Yousefi kejani
حسنی یوسفی کجانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده فیزیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1392

TITLE

Mutation-selection balance in Evolutionary Graphs
Life is always evolving. The evolutionary dynamics forms the living world around us. At the center of any evolutionary process there exist population of reproduction speci es. These species ca n be molecules, cells, viruses, multi-cellular organisms, strategy in a game or humans with language and different opinions. The evolutionary graph theory is used to study the process of evolution in a network and how the structure of population affects on evolution. This theory is applicable in different fields of research including genetics, sociology, biology, economics, etc. However, because of the complexity of these networks, there are lots of questions about them. One of the important issues that raised in evolutionary dynamics is fixation (extinction) probability (probability that one mutant takeover the whole population). Here, the mutation rate is zero during the evolution. In this case, one of the species becomes extinct during time while other species offspring linage cover the whole population and the fixation in the population. In this thesis, nonzero mutation rate on graphs as well as the networks including two types of species with different fitnesses 1 and r are reviewed by using the Moran process. Each time, one species with a probability proportional to its fitness is selected for reproduction, which replaces a new offspring into one of its neighbors randomly via the mutation probability u. Consequently, the system reachs to a stationary state after enough time. This stationary state is called mutation-selection balance, in which the elimination rate and the reproduction rate of mutations are equal. There are no absorbing states (fixation or extinction) in such system, and therefore both species are present in the system. In this work, the mean number of species is calculated analytically via master equation for the complete and star graphs in stationary state. As a result, this approach ensures that though the use of analytical solutions for the rest of graphs is complicated but the simulation process is applicable for other types of graphs.
زندگی همیشه در حال تکامل است. دینامیک تکاملی جهان زنده‌ی پیرامون ما را شکل می‌دهد. در مرکز هر فرایند تکاملی جمعیتی از گونه‌های تکثیرکننده وجود دارد. این گونه‌ها می‌توانند مولکول‌ها ، سلول‌ها ، ویروس‌ها ، ارگانیسم‌های چند سلولی یا انسان‌ها با زبان و افکار مختلف باشند. برای مطالعه‌ی فرایندهای تکاملی در یک شبکه و بررسی اثر ساختار جمعیت بر تکامل از نظریه‌ی گراف تکاملی استفاده می‌کنیم. کاربرد این نظریه در رشته‌های مختلفی از جمله زیست‌شناسی ، ژنتیک و جامعه‌شناسی گسترش پیدا کرده و هر روز نیز بر گستره‌ی آن افزوده می‌شود اما هنوز مسئله‌ها و نکات بسیاری در آن بدون پاسخ مانده‌ است. از مهمترین مسائل مطرح شده در گراف‌های تکاملی احتمال تثبیت (انقراض) یک گونه‌ی جهش‌یافته در جمعیت است. در این مسئله در حین تکامل آهنگ جهش صفر است بنابراین با گذر زمان یکی از گونه‌ها منقرض می‌شود و نوزادان گونه‌ی دیگر همه‌ی جمعیت را می‌پوشانند و در جمعیت به تثبیت می‌رسند. در این پایان‌نامه آهنگ جهش غیرصفر روی گراف‌ها و شبکه‌های شامل دو نوع گونه‌ی با برازش 1 و r ، با استفاده از فر ایند موران بررسی شده است؛ به این صورت که در هر گام زمانی یک گونه با احتمالی متناسب با برازشش برای تولد انتخاب می‌شود و با احتمال جهش u نوزادی از جنس گونه‌ی دیگر را به تصادف جایگزین یکی از همسایه‌هایش می‌کند. این سیستم بعد از مدت زمان طولانی به حالت پایا می‌رسد. این حالت پایا تعادل جهش-انتخاب نامیده می‌شود. در این تعادل آهنگ حذف جهش‌ها با آهنگ تولید جهش‌ها برابر است. بنابراین با در نظرگرفتن جهش در گراف دیگر تثبیت و انقراض وجود ندارد و درنهایت هر دو گونه در سیستم حضور دارند. در این کار میانگین کسر گونه‌ها برای دو گراف کامل و ستاره در حالت پایا ، به صورت تحلیلی با استفاده از معادله‌ی مادر بدست آمده است. محاسبه‌ی تحلیلی این گراف‌ها نتایجی را بدست داد که با نتایج شبیه‌سازی تطابق کامل داشتند و این اطمینان را حاصل کرد که هر چند به کار بردن این رهیافت برای سایر گراف‌ها پیچیده است اما می‌توان به روند شبیه‌سازی به کار برده شده مطمئن بود.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی