Модель развития колонии бактерий.

Видел программу «эволюции» часов. Ща поищу.

http://www.youtube.com/watch?v=dN_6B1auRV4
Там где-то в каментах были исходники. Или в английской версии, не помню точно.

Колонии бактерий и эволюция - немного разные вещи. У первой динамика только количественная, у второй - качественная. По эволюционным алгоритмам много книжек написано.

«Gene Pool» посмотри

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AD%D0%B2%D0%BE%D0%BB%D1%8E%D1%86%D0%B8%D0%BE...

Что уж там, вам надо сразу за «Психоисторию» браться. Почитайте Азимова )

До конца сессии еще чуть больше недели, но намерения почти те же. Много раз находил всякие программы по моделированию колоний. Чаще всего строятся генетическим или эволюционным подходом, но как недавно начал искать примеры - право же даже не знаю по каким словам искать. Влияния среды они обычно не учитывают - можешь это сделать сам, хоть чем-то будет отличаться от существующих.

З.Ы Если найдешь чего-нибудь по этому поводу - кидай сюда ссылки

>право же даже не знаю по каким словам искать

ALIFE, A-LIFE

>haff

Первым Хафф согрешил, будь он проклят навек!
От него эту скверну вкусил человек.

// Не удержался

> Например чтобы был учет окружающей среды.

Это очень сложно. Такой полной модели, насколько я знаю, до сих пор не существует. А если делать только как игру... это, наверно, не надо так глубоко, да и не столь интересно.

Читать - любой учебник по биохимии. Мне лично нравится 3-х томник Страйера.

При том, не забывай, что разные виды бактерий используют разные метаболические пути. Костяк метаболических путей есть. Он следующий: гликолитический путь, цикл трикарбоновых кислот, пентозофосфатный путь, путь Энтнера-Дудорова. + шунты. Шунты на память не помню. Путь Энтнера-Дудорова идет, вроде бы не у всех бактерий.

Если хотя бы эти пути сделаешь - будет круто! Это для бактерий на сахаре. Кроме них, есть, например, группа метилотрофов. У них другие метаболические пути. Думаю, пока можно ограничиться «сахарными».

>Колонии бактерий и эволюция - немного разные вещи.

Ну я имел в виду моделирование роста(смерти) колонии, её развитие, размножение и т.д. Согласен возможно слово эволюция здесь не уместно!

Спасибо за наводку. Почитаю!

Модель на то и модель. Можешь попробовать заменить клетки шестиугольниками и сделать ее трехмерной ( а лучше количество измерений больше трех) В дополнительные измерения можно «сунуть» факторы окружающей среды

<offtop> да-да, тот самый, единственно что в оригинале пишется все-таки huff, да привык уже :3 </offtop>

Если засунуть в дополнительные измерения значения тех или иных факторов а в каждую клетку сунуть свой счетчик условно-=оптимального значения то таки получится модель эволюции. Главное чтоб значение счетчика чуток менялось при делении клетки

>Можешь попробовать заменить клетки шестиугольниками и сделать ее трехмерной ( а лучше количество измерений больше трех) В дополнительные измерения можно «сунуть» факторы окружающей среды

Я так и планирую сделать вначале. Параметры окружающей среды как свойство каждой ячейки. Главное подобрать список этих параметров и их влияние, чтобы они хоть как-то реальную среду описывали.

Ну для упрощения все параметры ячейки можно сунуть в один одномерный массив а потом уже придумать что каждая ячейка обозначает условно. Не так же важно по-сути что за каждой цифиркой скрывается а вот как будут изменятся цифирки друг относительно друга вопрос интереный. Есть допустим археи термоацидофилы устойчивые одновременно и к температурам порядка 100 градусов и кислотности близкой к 1 pH (что примерно соответствует концентрированной соляной кислоте). Думаю трех параметров должно хватить чтобы выявить основные закономерности (например параметр 1 растет, 2 не меняется а 3 падает) а более крупные отрезки всегда можно разбить на отрезки по 3 точки.

Хотя если еще подумать то таких массивов лучше сделать три - неизменяемые параметры (ну давление, температура), потребляемые ресурсы (пища, кислород) и выделяемые (углекислый газ, отходы жизнедеятельности)

опционально можно сделать и давление и температуру например сезонными факторами, тогда по-моему картинка станет еще интереснее

хотя простой эволюцией адекватной работы с сезонностными факторами не могу представить, тут надо будет значительно усложнять

осталось придумать как красиво реализовать связь между разными ячейками массива.

Представил прототип в Exel и упал пацтоллл

Ну тогда ещё какие-нибудь вменяемые модели распределения этих факторов по среде. Если у тебя они просто для каждой клетки будут браться «от балды», то смысла в такой модели 0.

Всем спасибо за ссылки, интересный топик.

> Есть допустим археи термоацидофилы
Отставить археи, вопрос был по бактериям, а не то совсем двинется моделировать :) И лучше сконцентрироваться на какой-нибудь самой простой мат. модели жизнедеятельности. Поел, посрал, поделился. При неблагоприятных внешних условиях помер. Ну и элементарный половой процесс. Пусть сначала хотя бы это сделает, дальше можно развивать.

>Ну тогда ещё какие-нибудь вменяемые модели распределения этих факторов по среде. Если у тебя они просто для каждой клетки будут браться «от балды», то смысла в такой модели 0.

Ну это-то понятно!) Более того параметры со временем меняться должны. Как под воздействием самих организмов, так и под воздействием соседних ячеек(пример: группа ячеек стала с повышенной кислотностью, постепенно соседние клетки также становятся более кислыми, а первоначальные наоборот менее).

Пусть сначала хотя бы это сделает, дальше можно развивать.

Так и собираюсь. Фактически вначале усложненный вариант Жизни с параметрами для каждой ячейки, и более сложными алгоритмами «смерти» и рождения. Ну а дальше посмотрим.

> Ну это-то понятно!)
Уже выписал себе кучу дифуров, которые надо будет решить?

>Уже выписал себе кучу дифуров, которые надо будет решить?

Нет пока, я пока на работе и мне не до этого! Вот вечером приду домой, накидаю примерную модель всего этого безобразия, и там посмотрим, какие диффуры надо решать и т.д.

> Поел, посрал, поделился.

есть еще мысль насчет «поделился». Скорость «чтения» ДНК ДНК-полимеразой ('ДНК-полимераза III' для E. coli) определенная. Не помню точно какая. Что-то вроде 4000 нуклеотидов в минуту. Для E. coli в частности, процесс распаралелливается как минимум на 2 нити (threads). Т.е. одновременно работают две ДНК-полимеразы. Геном E. Coli примерно 4,6 млн нуклеотидов. Сколько времени нужно чтобы реплицировать ДНК?

Это несколько выходит за рамки самой простой мат. модели :) Хорошая грамотная компьютерная модель репликации ДНК потянет на отдельную задачку.

Мне вот как биологу и интересна правдивая модель, насколько это возможно. А игра... ну так... для игры может быть просто паузы между делениями или, быть может, на старте выбираешь персонажа, а у него свои характеристики.

Я бы все-таки вернулся к правдивой модели. Это действительно интересно! Было бы круто создать модель клетки, для тестирования на ней разных факторов, препаратов например, или же загрязнений нефтью... и т. д. Это очень круто!!!

Это задача на несколько лет для коллектива хороших специалистов и за очень хорошие деньги. Welcome to the real world, Neo

Вот еще что интересно. Предположим такая модель будет создана. Весьма полная и подробная. Включая чтение отдельных генов, синтез по ним ферментов. и т.д. и т.п. Компьютер какой мощности нужен будет для запуска сей модели? Справятся ли обычные персоналки? Или нужен будет суперкомпьютер?

Ну если хочется, чтоб считалось за какое-то вменяемое время, то лучше кластерочек побольше, конечно, да. Да и памяти тоже понадобится много.

Тут много непонятных биологических букв для меня, не не оно ли? http://www.mitpressjournals.org/doi/abs/10.1162/artl.2008.14.1.3?prevSearch=&...

Да и всякого неясного в функционировании клетки пока до кучи. Рановато, мне кажется, для такой «всеобьемлющей» модели бактерии. Какие-то отдельные вещи сделать можно, а чтоб прям весь жизненный цикл, да ещё с адекватным предсказанием результатов каких-то изменений в ДНК или во внешней среде... Я хз, мне кажется, просто нереальная на сегодняшний день задача.

>Я бы все-таки вернулся к правдивой модели. Это действительно интересно! Было бы круто создать модель клетки, для тестирования на ней разных факторов, препаратов например, или же загрязнений нефтью... и т. д. Это очень круто!!!

Я и не спорю, что это круто!) Но проблема в том что у меня знания биологии на уровне 11 класса общеобразовательной школы:). Я же радиофизик а не биолог. Так что я пока лично остановлюсь на простом варианте. Но постараюсь оставить возможность для её развития в серьезную модель.

Правдивая модель невычислима. Это все равно что химию к квантовой физике сводить. Представь уравнение Шредингера для какой-нибудь простенькой молекулы вроде бензола, уже тут идут на существенные упрощения пренебрегая взаимодействием электронов между собой

Ну это понятно, но все-равно вектор стремлений должен быть направлен в эту сторону.

Для расчета взаимодействия двух пар нуклеотидов на квантовом уровне уже требуется суперкомпьютер

Ты почти прав. Т.е. конечно, ты прав, но не на все 101%. Некоторые организмы уже достаточно хорошо изучены. В частности, E. coli.

В эволюции as is не привязанной к конкретному «железу» и так много нерешенных вопросов, например пути преодоления потенциальных барьеров между двумя мета-стабильными состояниями

Хорошо понимающим дифуры должна понравится книжка Кимуры - молекулярная эволюция (есть на gen.lib.rus.ec)

Макс Дельбрюк тоже был физиком. Однако его работы были связаны с ДНК. А его аспирант - никто иной как Джеймс Уотсон, думаю, его имя в представлении не нуждается? Уотсон и Крик, помните?

ИМХО в биологии нельзя ничего достаточно хорошо изучить ибо системы относительно автономные и особо сложные. А как известно из курса философии сумма составляющих системы не есть система, система всегда сложнее чем все ее составляющие взятые вместе. Это кстати было основным аргументом Линуса за монолит =)))

Видел программу «эволюции» часов. Ща поищу.

http://www.youtube.com/watch?v=dN_6B1auRV4

В дополнение, интересная модель «В МИРЕ НАУКИ» 1989/#07 Моделирование эволюции: «букашки» учатся охоте на бактерий

А еще интересней скрестить «букашек» и «Как эволюция работает на самом деле» (Ролик, пример) в качестве жертв :)

>А как известно из курса философии сумма составляющих системы не есть система, система всегда сложнее чем все ее составляющие взятые вместе.

1+2+3+4 != 10 ?

Долго думал, но решился выдать еще одну ссылочку на простые модели (слабонервным и неадекватным НЕ ЗАХОДИТЬ)

>1+2+3+4 != 10 ?

Давай тебя распилим на руки, ноги, голову и тд. В сумме это уже бует расчлененный труп а не ты.

>>http://nature.ok.ru/models/corruption.htm

Прикольно. Хотя очевидно что эволюция характерна для всех сложных система а не только для биологических