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論文資訊
- 類型：已發表論文
- 日期：2022-09-02
摘要
溫度影響所有生物速率，並具有深遠的影響，從生物工程 [1] 到預測氣候變遷下的生態變化 [2-3]，以及最近的大流行病傳播 [4]。生物系統中的溫度反應具有不對稱和非線性的特徵，具有指數增加階段，隨後是凹形向上或向下階段[5]。目前定量描述溫度響應的模型包括簡單但經驗的方程式（例如阿倫尼烏斯方程式）或從第一原理導出的模型，這些模型通常過於複雜（即具有許多參數）。此外，他們的理論架構不包括參數如何變化，也不包括它們在多個尺度和分類群中的適用性，或它們是否表現出普遍性[1-7]。在這裡，我們基於控制化學反應速率的艾林-埃文斯-波拉尼理論，推導了一種新的、簡單的生物速率溫度依賴性機械模型，該模型適用於從微觀到宏觀的所有尺度。僅假設分子的構象熵隨溫度變化，我們推導出溫度依賴性模型，該模型採用冪律修正的指數函數的形式。從分子到生態尺度以及多個分類群的各種生物率的數據與我們的預測非常吻合。此外，我們的框架預測熱力學參數的值，並導致一個單一的無參數通用標度曲線，在該曲線上所有尺度和分類單元的資料都崩潰了。