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Lévy噪声诱导的基因调控网络的过渡和稳定性增强。 (英语) Zbl 1396.92026号

摘要:我们研究了一个定量的双稳态二维基因表达动力学模型(MeKS网络),该模型描述了枯草芽孢杆菌在勒维运动和布朗运动的影响下。为了分析植物区和能力区之间的转换,从微观角度确定了两个无量纲确定量,即平均首次退出时间(MFET)和首次逃逸概率,并从宏观角度确定了它们的平均值。采用相对贡献因子(λ),即非高斯和高斯噪声强度的比值,来确定这些跃迁中的最佳选择。此外,我们使用一个最近的几何概念,即随机吸引域(SBA),来展示对Lévy运动对能力状态的吸引域稳定性的影响的图形理解。我们的主要结果表明:(i)噪声强度、相对贡献因子(λ)和Lévy运动指数(α)可以诱导植物区和能力区之间的转换;(ii)较高的噪声强度和较大的跳跃幅度较小的α值使MFET变短,MFET作为λ的函数表现出一个最大值,这是植被状态噪声增强稳定性现象的特征;(iii)较大的(α)使得从植物区到相邻能力区的过渡概率最大。莱维运动指数\(\alpha_0\约0.5\)(较大的跳跃幅度和较低的频率)是实现向非相邻能力区域过渡的理想选择;(iv)当(α)减少时,SBA出现膨胀。{
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92C40型 生物化学、分子生物学
60J70型 布朗运动和扩散理论的应用(种群遗传学、吸收问题等)
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