該 異質界面模型 將耦合的複製–選擇動力學擴展到超越充分混合、恆定組織的圖景。它不將系統視為單一均勻反應器,而是視為兩個耦合相:一個 界面 和一個 本體溶液。複製子在界面上進行橫向表面擴散,在界面與本體之間吸附和解吸,並在本體內被輸運。界面族群記為
三個耦合過程
- 表面擴散: 複製子沿界面橫向移動,因此混合僅限於界面尺度而非整個體積。
- 吸附與解吸: 分子以決定複製子在表層保留多久的速率結合到界面並離開界面。
- 本體輸運: 溶液中的流動與擴散將複製子帶過孔隙或容器,稀釋某些區域並輸送其他區域。
長期穩態行為與三種結果
在長時間下,界面與本體族群趨於穩態行為:∂
- 共存 ——各組分在穩定的界面–本體分配中共同持續存在。
- 單一組分選擇 ——單一組分取代其他組分。
- 滅絕 — 複製與保留無法補償傳輸與流失,因此沒有任何組分得以維持。
最終出現哪種結果,取決於傳輸速率以及結合與吸附參數。在雙組分簡化中,表面與本體傳輸相當的平衡吸附/脫附可支持共存;不對稱的結合或傳輸可使一個組分取代另一個;而當傳輸與流失超過複製與保留時,則導致滅絕。
解讀
空間異質性與相間交換既能濃縮亦能耗竭複製子。因此,界面模型並不自動保護多樣性:它指明空間耦合在何種條件下維持共存、驅動競爭排斥,或根本無法維持複製。結果圖中的三個區域是定性類別,而非固定閾值——應將其理解為參數區間。
