从生物形态发育到计算演化合成
本章节导引:从生物逻辑到计算模拟
本节探讨如何将自然界的形态发育过程转化为可计算的演化模型。核心在于理解基因组如何编码形态,以及简单的局部交互如何产生复杂的全局形态。
- 生物数据驱动: 介绍如何利用实验数据推断 PhoP 调控网络。通过演化算法在数千个候选基因中识别关键调控逻辑。
- 计算架构: 构建基于 调控单元 (RU) 与 结构单元 (SU) 的人工基因组,模拟细胞内部的决策机制。
- 形态控制: 阐述 形态发生素 (Morphogen) 提供的空间位置信息,它是引导细胞进行分裂 ($div$) 或凋亡 ($die$) 的“空间路标”。
- 演化合成: 演示如何通过适应度函数压力,演化出具备自组织生长和受损修复能力的稳定几何结构。
多细胞形态演化示意图
展示从单细胞受精卵状态,在基因调控网络指导下,通过细胞分裂与形态发生素梯度场形成的稳定“条形”多细胞形态。