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論文資訊
- 類型：已發表論文
- 日期：2022-09-02
摘要
生物體的特定屬性如何隨其體型變化或縮放稱為異速生長。生物異速性，例如代謝縮放，被假設是由於選擇最大化血管網絡如何填充空間而最小化內部運輸距離和阻力而產生的。 West, Brown, Enquist (WBE) 模型認為，這兩個原理（空間填充和能量最小化）是 (i) 植物和動物生物網絡多樣性進化的一般原理，以及 (ii) 可用於預測生物網絡的幾何結構如何控制其異速生長尺度。也許最核心的生物異速生長是新陳代謝率如何隨體型變化。 WBE 模型的核心假設是網路的幾何特性是對稱的。也就是說，假設網路中同一代內的任何兩個給定分支具有相同的長度和半徑。然而，生物網絡很少是對稱的。一個懸而未決的問題是：納入不對稱分支是否會改變或影響 WBE 模型的預測？我們推導了一個通用網路模型，該模型放寬了對稱假設並定義了兩類不對稱分叉網路。我們證明不對稱分支可以合併到 WBE 模型。 WBE 模型的這種不對稱版本可以對生物體的結構、生理學和新陳代謝（特別是心血管系統）做出一些理論預測。我們展示瞭如何透過總網絡體積將網絡不對稱性納入許多異速生長關係中。最重要的是，我們表明在許多不對稱網路中仍然可以實現克萊伯定律中的 3/4 代謝標度指數。