Informatie

Boekaanbevelingen voor evolutionaire modellen


Ik werkte onlangs aan het verkrijgen van een statistisch model van een DNA-sequentie. Om dit te doen ontdekte ik dat het kwantitatief begrijpen van evolutie nogal belangrijk lijkt. Ik zou alle boekaanbevelingen over de basis van evolutie zeer op prijs stellen.

Ik kom uit een elektrotechnische achtergrond en heb een beperkte kennis van evolutie en biologie.


Of je wilt een inleidend boek in evolutionaire biologie of een boek met wiskundige modellen van evolutionaire processen.

In mijn eerste klas evolutionaire biologie had ik dit leerboek: Futuyama, Evolutie Ik denk dat het een goede start voor het vakgebied geeft en een goed overzicht biedt van de verschillende subvelden.

Als je denkt dat je al genoeg weet over de concepten selectie, genetische drift, moleculaire evolutie, enz... en je wilt een boek met wiskundige formuleringen van evolutie, dan wil je misschien een kijkje nemen in het veld van populatiegenetica. Op dit bericht vind je enkele boekaanbevelingen

Als je in het bijzonder geïnteresseerd bent in moleculaire evolutie, raad ik je aan: Yang, Computational moleculaire evolutie

Misschien ben je vooral geïnteresseerd in de statistische methodologie die wordt gebruikt in DNA-annotatie of in fylogenie. Vervolgens… . Ik weet het niet! Het is niet helemaal mijn vakgebied!


Ik heb echt een goede introductie tot het evolutieboek: The Evolution of Vertebrate Design door Leonard Radinski.

Voor een meer op wiskunde gebaseerde benadering kun je ook kijken naar Narrow Roads of Gene Land. Dit zijn verzamelde papieren van W.D Hamilton.


Aan bovenstaande suggesties zou ik nog een paar boeken willen toevoegen. Het boek van Sean Rice "Evolutionary Theory: Mathematical and Conceptual Foundations" behandelt veel terrein, inclusief op allel gebaseerde modellen, kwantitatieve genetica, Price's formalisme en MLS. Als je geïnteresseerd bent in sociale evolutionaire modellen, ik vond R. McElreath en R. Boyd "Mathematical Models for Social Evolution" buitengewoon toegankelijk voor mensen die geen solide wiskundige achtergrond hebben. Een ander geweldig boek over sociale evolutie is S. Frank's "Foundations of Social Evolution", maar het is niet zo gemakkelijk te volgen als het boek van McElreath en Boyd.


Modellen van evolutie

Kwantitatieve modellen spelen een cruciale rol in de evolutionaire biologie, vooral in de populatiegenetica. Wiskundige analyse heeft aangetoond hoe verschillende evolutionaire processen op elkaar inwerken, en statistische methoden hebben het mogelijk gemaakt om observaties en experimenten te interpreteren. De beschikbaarheid van rekenkracht en de stortvloed aan genomische data hebben kwantitatieve methoden de afgelopen jaren nog prominenter gemaakt.

Hoewel we expliciete wiskunde grotendeels vermijden in Evolutie, liggen wiskundige argumenten achter veel van wat wordt besproken. In dit hoofdstuk worden de wiskundige basismethoden beschreven die in de evolutionaire biologie worden gebruikt. De hoofdstukken in het boek zijn zonder dit hoofdstuk kwalitatief goed te begrijpen en dat is wellicht geschikt voor een inleidend vak. Evenzo hebben veel van de problemen die verband houden met de hoofdstukken 13&ndash23 alleen betrekking op elementaire algebra en vereisen ze niet de wiskundige methoden die in dit hoofdstuk worden uitgelegd. Als u dit hoofdstuk echter doorleest en de problemen die ervan afhankelijk zijn, doorneemt, krijgt u een veel beter begrip van evolutionaire modellering en kunt u zich volledig bezighouden met het meest recente onderzoek in het veld.

De meeste studenten hebben enkele basiscursussen statistiek gevolgd, waarbij de nadruk lag op methoden voor het testen van alternatieve hypothesen en het maken van schattingen op basis van de gegevens. Hoewel we de nadruk leggen op het bewijs dat de basis vormt voor ons begrip van evolutionaire biologie, doen we niet meer dan methoden voor statistische gevolgtrekking aan te stippen. Ons begrip van de evolutionaire processen berust echter fundamenteel op kennis van waarschijnlijkheid: inderdaad, veel van de moderne kansrekening is ingegeven door evolutionaire problemen. Dit geldt zowel wanneer we de proporties van verschillende genotypen binnen een populatie volgen en, meer voor de hand liggend, wanneer we willekeurige evolutionaire processen (hoofdstuk 15) volgen in expliciet probabilistische modellen. (Het belang van waarschijnlijkheid wordt duidelijk als je de problemen doorneemt.) In dit hoofdstuk bespreken we de definities en betekenis van waarschijnlijkheid en vatten we de basistheorie van waarschijnlijkheid samen.

Dit hoofdstuk begint met een uitleg van hoe wiskundige theorie kan worden gebruikt om reproducerende populaties te modelleren. Vervolgens bespreken we hoe deterministische processen (d.w.z. processen zonder willekeurig element) kunnen worden gemodelleerd door genotypefrequenties te volgen. Vervolgens worden willekeurige processen onderzocht, waarbij belangrijke kansverdelingen worden samengevat en twee fundamenteel willekeurige verschijnselen worden beschreven, vertakkingsprocessen en willekeurige wandelingen. Het hoofdstuk eindigt met een overzicht van de diffusie benadering:, die een sleutelrol heeft gespeeld bij de ontwikkeling van de neutrale theorie van moleculaire evolutie (p. 59).

In dit hoofdstuk worden alleen rechttoe rechtaan algebra en wat elementaire berekeningen gebruikt. De nadruk ligt op grafische technieken in plaats van manipulatie van algebraïsche symbolen. Zo kunnen veel van de problemen worden opgelost met potlood en ruitjespapier. Over het algemeen is het belangrijker om het kwalitatieve gedrag van een model te begrijpen dan om exacte voorspellingen te krijgen: modellen die te complex zijn, kunnen inderdaad net zo moeilijk te begrijpen zijn als het fenomeen dat wordt bestudeerd (p. 382). Dit is een specifiek probleem met computersimulaties: deze kunnen complex en intrigerend gedrag vertonen, maar al te vaak blijft dit gedrag onverklaard. Dit hoofdstuk zou u inzicht moeten geven in de sleutelrol die eenvoudige wiskundige modellen spelen in de evolutionaire biologie.


Een gids voor biologen voor wiskundige modellering in ecologie en evolutie

Dertig jaar geleden konden biologen het redden met een rudimentaire kennis van wiskunde en modellering. Niet zo vandaag. Bij het zoeken naar antwoorden op fundamentele vragen over hoe biologische systemen in de loop van de tijd functioneren en veranderen, zal de moderne bioloog net zo goed vertrouwen op geavanceerde wiskundige en computergebaseerde modellen als op traditioneel veldwerk. In dit boek bieden Sarah Otto en Troy Day biologiestudenten de tools die nodig zijn om modellen te interpreteren en hun eigen modellen te bouwen.


Het boek begint op een elementair niveau van wiskundige modellering, ervan uitgaande dat de lezer wiskunde op de middelbare school en eerstejaars calculus heeft gehad. Otto en Day bouwen vervolgens geleidelijk aan diepte en complexiteit op, van klassieke modellen in ecologie en evolutie tot meer ingewikkelde klassengestructureerde en probabilistische modellen. De auteurs bieden inleidingen met leerzame oefeningen om lezers kennis te laten maken met de meer gevorderde onderwerpen van lineaire algebra en kansrekening. Aan de hand van voorbeelden beschrijven ze hoe modellen zijn gebruikt om onderwerpen als de verspreiding van hiv, chaos, de leeftijdsstructuur van een land, soortvorming en uitsterven te begrijpen.


Ecologen en evolutiebiologen hebben tegenwoordig voldoende wiskundige training nodig om de kracht en grenzen van biologische modellen te kunnen inschatten en zelf theorieën en modellen te kunnen ontwikkelen. Dit innovatieve boek zal voor de volgende generatie biologen een onmisbare gids zijn in de wereld van wiskundige modellen.


  • Een handleiding voor het ontwikkelen van nieuwe wiskundige modellen in de biologie
  • Biedt stapsgewijze recepten voor het construeren en analyseren van modellen
  • Interessante biologische toepassingen
  • Onderzoekt klassieke modellen in ecologie en evolutie
  • Vragen aan het einde van elk hoofdstuk
  • Inleidingen behandelen belangrijke wiskundige onderwerpen
  • Oefeningen met antwoorden
  • Bijlagen vatten handige regels samen
  • Labs en geavanceerd materiaal beschikbaar

Onderscheidingen en erkenning

  • Eervolle vermelding voor het 2007 Best Professional/Scholarly Book in Biological Sciences, Association of American Publishers

"Een zachte maar grondige inleiding tot de wiskundige technieken die worden gebruikt in ecologische en evolutietheorie. Lezers die ... dit goed geschreven boek uitlezen, zullen bereid zijn een aanzienlijk deel van de huidige literatuur te lezen en te begrijpen."—Donald L. DeAngelis, Kwartaaloverzicht van de biologie

"Eindelijk hebben Sally Otto en Troy Day hulp geboden aan biologen en epidemiologen die op zoek waren naar een gemakkelijk te lezen, praktisch en grondig startpunt om wiskundige modellering te leren. . . . We zouden dit boek aanbevelen over kortere teksten die bestempeld als 'inleidend'... De diepte en details die Otto en Day in deze tekst hebben opgenomen, zijn eerder aantrekkelijk dan intimiderend, en de structuur van de tekst is versterkend in plaats van didactisch of formeel."—Sanjay Basu en Alison P. Galvani, Siam Beoordeling

"Eindelijk hebben Sally Otto en Troy Day hulp geboden aan biologen en epidemiologen die op zoek waren naar een gemakkelijk te lezen, praktisch en grondig startpunt om wiskundige modellering te leren. . . . We zouden dit boek aanbevelen over kortere teksten die bestempeld als 'inleidend'... De diepte en details die Otto en Day in deze tekst hebben opgenomen, zijn eerder aantrekkelijk dan intimiderend, en de structuur van de tekst is versterkend in plaats van didactisch of formeel."—Sanjay Basu en Alison P. Galvani, Siam Beoordeling

"[D]e grote waarde van het Otto/Day-boek is dat het pedagogische degelijkheid nastreeft, en dus nuttig is voor het onderwijs. Behalve dat het perfect leesbaar is, boeit het de lezer snel en maakt het indruk op de lezer, niet alleen met het onderwerp, maar ook met de kwaliteit van drukwerk en lay-out die je moet zien om het te geloven. Deze lofprijzingen klinken misschien uitbundig door menig lezer van deze columns, maar kijk eerst naar het boek of beter nog koop het volume en je zult onze passie en woede zien om er alles aan te doen in lof van dit boek."Huidige technische praktijk

"De grote waarde van het Otto/Day-boek is dat het pedagogische degelijkheid nastreeft, en dus nuttig is voor het onderwijs. Behalve dat het perfect leesbaar is, boeit het de lezer snel en maakt het indruk, niet alleen met het onderwerp, maar ook met de kwaliteit van drukwerk en lay-out die je moet zien om het te geloven. Deze lofprijzingen klinken misschien uitbundig door menig lezer van deze columns, maar kijk eerst naar het boek of beter nog koop het volume en je zult onze passie en woede zien om er alles aan te doen in lof van dit boek."Huidige technische praktijk

"Ik raad dit boek ten zeerste aan voor elke universitaire biologieafdeling, omdat het zowel een unieke en vaak verheffende introductie biedt als een uitgebreide referentie van technieken voor het bouwen en analyseren van wiskundige modellen."—Volker Grimm, Basis en toegepaste ecologie

"Ik raad dit boek ten zeerste aan voor elke universitaire biologieafdeling, omdat het zowel een unieke en vaak verheffende introductie biedt als een uitgebreide referentie van technieken voor het bouwen en analyseren van wiskundige modellen."—Volker Grimm, Basis en toegepaste ecologie

"Ik kan niet anders dan denken dat toekomstige schrijvers van leerboeken Otto en Day centraal op het bureau willen hebben, want dit is een waardevolle bron van materiaal. . . . Dit boek valt op en zijn bijdrage is duidelijk zichtbaar. Kortom, dit boek is een waardevolle bijdrage aan de literatuur en ik verwacht er regelmatig naar te zullen verwijzen in verband met mijn onderwijs- en schrijftaken."—Steven G. Krantz, UMAP-dagboek

"Ik kan niet anders dan denken dat toekomstige schrijvers van leerboeken Otto en Day centraal op het bureau willen hebben, want dit is een waardevolle bron van materiaal. . . . Dit boek valt op en zijn bijdrage is duidelijk zichtbaar. Kortom, dit boek is een waardevolle bijdrage aan de literatuur en ik verwacht er regelmatig naar te zullen verwijzen in verband met mijn onderwijs- en schrijftaken."—Steven G. Krantz, UMAP-dagboek

"[Een] geweldig leerboek. . . . [M] asterig gebruik van figuren en illustraties en oefeningen . . . biedt de lezer waardevolle oefening bij het construeren van modellen en het implementeren van verwante wiskundige technieken. Ik raad deze tekst zeker aan en kan het nut ervan bevestigen voor ontluikende onderzoekers in de biologische wetenschappen."—Jason M. Graham, MAA-beoordelingen

"[Een] geweldig leerboek. . . . [M] asterig gebruik van figuren en illustraties en oefeningen . . . biedt de lezer waardevolle oefening bij het construeren van modellen en het implementeren van verwante wiskundige technieken. Ik raad deze tekst zeker aan en kan het nut ervan bevestigen voor ontluikende onderzoekers in de biologische wetenschappen."—Jason M. Graham, MAA-beoordelingen

"Een prachtige pedagogische inleiding tot wiskundige modellering in populatiebiologie: een ideale eerste cursus voor biologen." - Simon A. Levin, Princeton University

"Dit boek is een geweldig leermiddel voor het ontwikkelen van een uitgebreid begrip van de methoden en het belang van biologische modellering. Maar meer dan dat, dit boek zou door elke student evolutionaire biologie en ecologie moeten worden gelezen, zodat ze tot een diepere waardering kunnen komen van de fundamentele ideeën en modellen die aan deze gebieden ten grondslag liggen." —Patrick C. Phillips, Universiteit van Oregon

"Er is een toenemend gebruik van wiskunde in de biologische wetenschappen, maar de meeste biologen missen nog steeds de cruciale wiskundige hulpmiddelen. Sally Otto en Troy Day zijn zelf twee meesters in het behendige gebruik van theoretische modellen om conceptuele inzichten over ecologische en evolutionaire problemen, en in dit prachtige boek maken ze voor een breed publiek de essentiële wiskundige toolkit toegankelijk die biologen nodig hebben, zowel om de literatuur te lezen als om zelf modellen te maken en te analyseren." — Robert D. Holt, University of Florida

"Ik word vaak door biologen gevraagd om een ​​boek over wiskundige modellering aan te bevelen, maar ik moet ze zeggen dat er geen enkel goed boek is dat hen door de moeilijke eerste stadia van het leren modelleren zal leiden. Het boek van Otto en Day vult de leemte. De kwaliteit is overal hoog, de wetenschap is degelijk, het boek is veelomvattend. De auteurs zijn beide eersteklas wetenschappers. Ik denk dat dit een klassieker zal worden." — Steven A. Frank, auteur van Immunologie en evolutie van infectieziekten

"Dit boek biedt een algemene inleiding tot wiskundige modellering - in het bijzonder tot populatiemodellering - in de biologische wetenschappen. Het afgelopen jaar heb ik een cursus van 400 niveaus gegeven in wiskundige modellering van biologische systemen, en ik moest dit doen zonder een leerboek omdat er was geen adequate tekst. Het boek van Otto en Day zou uitstekend aan mijn behoeften hebben voldaan. Dit boek is een belangrijke aanvulling op het vakgebied." - Carl Bergstrom, University of Washington

"Dit boek heeft het ambitieuze en waardige doel om biologen genoeg te leren over modelleren en over wiskundige methoden om zowel intelligente consumenten van modellen als competente makers van hun eigen modellen te zijn. De concentratie op het proces van het bouwen in plaats van het analyseren van modellen is zijn sterkste punt. "— Frederick R. Adler, auteur van Modellering van de dynamiek van het leven: calculus en waarschijnlijkheid voor levenswetenschappers


Meer items om te ontdekken

Beoordeling

"Een gezaghebbend en opmerkelijk actueel verslag van de vele vergelijkende methoden die recentelijk in druk zijn verschenen... Het is het soort boek dat het denken en debat stimuleert, en zou uitstekend materiaal zijn voor een reeks discussies over afgestudeerden. " --The Times Hoger Onderwijs Supplement

'Goed geschreven... Het zal een welkome aanvulling zijn op de boekenplank van de meeste evolutiebiologen.' --American Journal of Physical Anthropology

"Beschrijft duidelijk zowel de aard van hypothesen en gegevens in vergelijkende biologie als de manieren waarop de historische patronen en processen van evolutie de kwantitatieve methoden beïnvloeden die worden gebruikt om gegevens te verzamelen en te analyseren die op hun beurt de hypothesen informeren." --Amerikaanse wetenschapper


#9. Gedragen

“Behave'8221 is een overzicht van … Everything human.

Het is de Magnus-opera van Sapolsky, en de enige reden dat het niet hoger is dan #9. is dat “Behave” niet gericht is op evolutionaire psychologie, maar op menselijke psychologie en gedrag in het algemeen.
En aangezien evolutionaire psychologie zo centraal staat in het menselijk gedrag, is het ook houdt zich bezig met evolutionaire psychologie.
Het kan dus een geweldige tekst zijn om evolutionaire psychologie in het grotere perspectief van hersenstructuur, genen en biologie te plaatsen.

En als het om kwaliteit gaat, is “Behave'8221 een van de beste bronnen die je kunt vinden.
Toen ik '8220The Social Animal'8221 van Elliot Aronson voor het eerst las, dacht ik dat er geen beter boek over psychologie, sociale psychologie en mensen kon zijn.

Toen begon ik “Behave” te lezen, en ik wist het niet meer zeker.


Een inleiding tot methoden en modellen in ecologie, evolutie en conservatiebiologie

Dit unieke leerboek laat niet-gegradueerde studenten kennismaken met kwantitatieve modellen en methoden in ecologie, gedragsecologie, evolutionaire biologie en natuurbehoud. Het onderzoekt de kernconcepten die door deze gerelateerde velden worden gedeeld met behulp van hulpmiddelen en praktische vaardigheden zoals experimenteel ontwerp, het genereren van fylogenieën, elementaire statistische inferentie en overtuigend schrijven van subsidies. En bijdragers gebruiken voorbeelden uit hun eigen baanbrekende onderzoek, waardoor ze uiteenlopende visies bieden om studenten te betrekken en hun begrip te verbreden.

Dit is het enige leerboek over dit onderwerp met een collaboratieve benadering van 'actief leren' die de nadruk legt op hands-on leren. Elk hoofdstuk heeft oefeningen waarmee studenten in hun eigen tempo en in kleine groepen direct met de stof kunnen werken. Elk probleem bevat gegevens die worden gepresenteerd in een rijk scala aan formaten, die studenten gebruiken om vragen te beantwoorden die patronen, principes en methoden illustreren. Onderwerpen variëren van Hardy-Weinberg-evenwicht en effectieve populatiegrootte tot optimaal foerageren en indices van biodiversiteit. Het boek bevat ook een uitgebreide woordenlijst.

Naast de redacteuren zijn de medewerkers James Beck, Cawas Behram Engineer, John Gaskin, Luke Harmon, Jon Hess, Jason Kolbe, Kenneth H. Kozak, Robert J. Robertson, Emily Silverman, Beth Sparks-Jackson en Anton Weisstein.

  • Biedt ervaring met het testen van hypothesen, experimenteel ontwerp en wetenschappelijk redeneren
  • Behandelt de belangrijkste kwantitatieve modellen en methoden in ecologie, gedragsecologie, evolutionaire biologie en natuurbehoud
  • Verandert "discussiesecties" in "denklabs"

Hoogleraren: bij dit boek is een aanvullende docentenhandleiding beschikbaar. Het is beperkt tot docenten die de tekst in cursussen gebruiken. Raadpleeg voor informatie over het verkrijgen van een kopie: https://press.princeton.edu/class_use/solutions.html

"Braude en Low bieden een overzicht van een breed scala aan uitgebreide oefeningen in evolutionaire biologie, populatie-ecologie, populatiegenetica en statistische analyse. Afzonderlijke hoofdstukken kunnen ook dienen als nuttige aanvullingsopdrachten in veel inleidende biologiecursussen."Keuze

"Braude en Low bieden een overzicht van een breed scala aan uitgebreide oefeningen in evolutionaire biologie, populatie-ecologie, populatiegenetica en statistische analyse. Afzonderlijke hoofdstukken kunnen ook dienen als nuttige aanvullingsopdrachten in veel inleidende biologiecursussen."Keuze

"[Dit boek] is voor mensen zoals ik - faculteitsleden die het kopen en vervolgens sleutelen aan de oefeningen die het bevat, ze aanpassen, aanpassen of stelen voor gebruik in hun eigen relatief eng gerichte cursussen. En dat is eigenlijk een waardevolle bijdrage naar Amerikaans biologisch onderwijs!"—Arthur M. Shapiro, Kwartaaloverzicht van de biologie

"[Dit boek] is voor mensen zoals ik - faculteitsleden die het kopen en vervolgens sleutelen aan de oefeningen die het bevat, ze aanpassen, aanpassen of stelen voor gebruik in hun eigen relatief eng gerichte cursussen. En dat is eigenlijk een waardevolle bijdrage naar Amerikaans biologisch onderwijs!"—Arthur M. Shapiro, Kwartaaloverzicht van de biologie

"Ik vond leuk Een inleiding tot methoden en modellen in ecologie, evolutie en conservatiebiologie, en denk dat het een heel goede tekst in de klas zou zijn. Dit boek is bedoeld om te functioneren als een laboratoriumboek, waarbij studenten conceptueel onderwerpen aanleren, gebruikers aanmoedigen om met de hand verwachtingen uit te werken en verwachte resultaten te schetsen."-J. Michael Reed, Ecologie

"Ik vond leuk Een inleiding tot methoden en modellen in ecologie, evolutie en conservatiebiologie, en denk dat het een heel goede tekst in de klas zou zijn. Dit boek is bedoeld om te functioneren als een laboratoriumboek, waarbij studenten conceptueel onderwerpen aanleren, gebruikers aanmoedigen om met de hand verwachtingen uit te werken en verwachte resultaten te schetsen."-J. Michael Reed, Ecologie

"Ik vond leuk Een inleiding tot methoden en modellen in ecologie, evolutie en conservatiebiologie en denk dat het een heel goede tekst in de klas zou zijn. [Het boek] presenteert een mooie selectie van problemen over de brede onderwerpen die worden behandeld."-J. Michael Reed, Ecologische Vereniging van Amerika

"[Een] uitstekende bron van hulpmiddelen en inspiratie en zeer geschikt om de student voor te bereiden op de methodologische en numerieke benaderingen die worden gebruikt in ecologie en evolutie."—Yan Clough, Basis en toegepaste ecologie

"[Een] uitstekende bron van hulpmiddelen en inspiratie en zeer geschikt om de student voor te bereiden op de methodologische en numerieke benaderingen die worden gebruikt in ecologie en evolutie."—Yan Clough, Basis en toegepaste ecologie

"Het leukste aspect van dit boek is dat het een echte leergids is. De auteurs stellen studenten bloot aan kwantitatieve methoden met behulp van een zeer praktische benadering. Deze benadering zorgt ervoor dat studenten zich meer op hun gemak voelen bij data-analyse en kwantitatieve methoden, terwijl ze hen ook helpen om kritisch denken en probleemoplossende vaardigheden te ontwikkelen. Er is duidelijk een schat aan persoonlijke ervaring als student en docent gestoken in de totstandkoming van dit boek, en ik zou het ten zeerste aanbevelen aan docenten die met onderdelen van deze tekst te maken hebben"—Brad J. Farmilo, Australische ecologie

"Het leukste aspect van dit boek is dat het een echte leergids is. De auteurs stellen studenten bloot aan kwantitatieve methoden met behulp van een zeer praktische benadering. Deze benadering zorgt ervoor dat studenten zich meer op hun gemak voelen bij data-analyse en kwantitatieve methoden, terwijl ze hen ook helpen om kritisch denken en probleemoplossende vaardigheden te ontwikkelen. Er is duidelijk een schat aan persoonlijke ervaring als student en docent gestoken in de totstandkoming van dit boek, en ik zou het ten zeerste aanbevelen aan docenten die met onderdelen van deze tekst te maken hebben"—.Brad J. Farmilo, Australische ecologie

"Braude en Low combineren benaderingen en methodologieën uit ecologie, evolutie en gedrag, en leggen de nadruk op kwantitatieve oefeningen. De meeste andere boeken die ik ken, zijn grotendeels gericht op ecologie of evolutie. Het lijkt me logisch om al dit materiaal te combineren onder een enkele omslag. Ik kan geen ander boek zoals dit bedenken. "-Jonathan Shurin, University of British Columbia

"Een zeer waardevolle bijdrage. De auteurs stellen studenten bloot aan kwantitatieve methoden met behulp van een zeer praktische benadering. De oefeningen vergroten het comfort van studenten met data-analyse en kwantitatieve methoden en helpen hen ook om onafhankelijk kritisch denken en praktische probleemoplossende vaardigheden te ontwikkelen. Ik ken geen ander leerboek dat deze benadering in evolutie en ecologie biedt." - Suzanne H. Alonzo, Yale University

"Dit boek is ontworpen om ecologische basismethoden aan studenten te leren met behulp van een reeks interactieve oefeningen. Het bevordert echt leren in tegenstelling tot memoriseren. Het is een belangrijke bijdrage aan het veld." - Susan L. Keen, University of California, Davis

"Dit is een interessant en zelfs vermakelijk boek met laboratorium- en veldoefeningen die een schat aan persoonlijke ervaring vertegenwoordigen in het onderwijzen van de essentie van ecologie en evolutietheorie, evenals de basisprincipes van de wetenschappelijke methode, studieontwerp en analyse. Het boek bevat veel edelstenen." — David K. Skelly, Yale University


6. Abiogenese

Dit is een veelvoorkomend onderwerp in gesprekken. Oorsprong veel creationisten argumenteren tegen de oorsprong van het leven wanneer ze proberen gemeenschappelijke voorouders te weerleggen. Helaas is abiogenese-onderzoek een zeer snel evoluerend veld en elk boek dat ik ken is zo goed als achterhaald. Toch dienen sommige titels als een goede introductie tot het onderwerp.

Dit is een van de twee titels die ik te koop heb gezien bij zowel creationistische als reguliere boekbesteldiensten. Het is de beste introductie tot de verschillende abiogenese-hypothesen en hun sterke en zwakke punten. Naar mijn mening is Shapiro een beetje overdreven sceptisch, en zou vandaag wat kraai moeten eten op een paar van zijn kritieken - slechts negen jaar na zijn publicatiedatum.

Cairns-Smith, A.G., Zeven aanwijzingen voor de oorsprong van het leven. (1995, Cambridge University Press, ISBN 0-521-39828-2.)

Cairns-Smith is de bekendste voorstander van de 'kleileven'-hypothese. Dit boek beschrijft wat volgens Cairns-Smith de belangrijkste problemen zijn met "standaard" abiogenese-scenario's, en een overzicht van zijn eigen. Het boek is leesbaar maar niet-technisch en er wordt niet naar verwezen (het is een lekenversie van Genetische overname, wat technisch is en waar goed naar verwezen wordt).

Fox, Ronald W., Energie en de evolutie van het leven. (1988, WH Freeman and Company, ISBN 0-7167-1870-7.)

Fox bespreekt abiogenese, voornamelijk vanuit het perspectief van de stroom van energie. Het boek is redelijk technisch. Weerlegt enkele van de argumenten van de creationisten tegen de oorsprong van het leven die zogenaamd gebaseerd zijn op de thermodynamica.


7.3: Het Mk-model

  • Bijgedragen door Luke J. Harmon
  • Professor (Biologische Wetenschappen) aan de Universiteit van Idaho

Het meest basale model voor discrete karakterevolutie wordt het Mk-model genoemd. Voor het eerst ontwikkeld voor eigenschapgegevens door Pagel (1994, hoewel de naam Mk van Lewis 2001 komt). Het Mk-model is een directe analoog van het Jukes-Cantor (JC) -model voor sequentie-evolutie. Het model is van toepassing op een discreet karakter met k ongeordende staten. Zo'n personage zou kunnen hebben k =𔀪, k =𔀫, of zelfs meer staten. Evolutie omvat het wisselen tussen deze k toestanden (Figuur 7.3).

Figuur 7.3. Voorbeelden van discrete karakters met (A) k =𔀪, (B) k =𔀫, en (C) k =𔀬 staten. Afbeelding van de auteur, kan worden hergebruikt onder een CC-BY-4.0-licentie.

De basisversie van het Mk-model gaat ervan uit dat overgangen tussen deze toestanden een Markov-proces volgen. Dit betekent dat de kans om van de ene toestand naar de andere te veranderen alleen afhangt van de huidige toestand, en niet van wat eraan vooraf is gegaan. Het maakt bijvoorbeeld geen verschil of een afstamming zojuist de eigenschap "veren" heeft ontwikkeld of dat ze al miljoenen jaren veren hebben - de kans op het ontwikkelen van een andere karakterstatus is in beide gevallen hetzelfde. Het basismodel Mk gaat er ook van uit dat elke toestand even waarschijnlijk zal veranderen in een andere toestand.

Voor het basis Mk-model kunnen we de momentane veranderingssnelheid tussen toestanden aangeven met behulp van de parameter Q. In het algemeen, QlJ wordt de momentane snelheid tussen tekentoestanden genoemd l en J. Het wordt gedefinieerd als de limiet van de snelheid gemeten over zeer korte tijdsintervallen 1 .

We kunnen algemene Markov-modellen voor discrete karakters samenvatten met behulp van een transitiesnelheidsmatrix (Lewis 2001):

Merk op dat de momentane snelheden alleen in de niet-diagonale delen van de matrix worden ingevoerd. Langs de diagonaal hebben deze matrices altijd een reeks negatieve getallen. Voor enige Q matrix, de som van alle elementen in elke rij is nul en een noodzakelijke voorwaarde voor een transitiesnelheidsmatrix. Hierdoor heeft elk negatief getal een waarde, NSl, gelijk aan de som van alle andere getallen in de rij. Bijvoorbeeld,

Voor een Mk-model met twee toestanden, k =𔀪 en tarieven zijn symmetrisch, zodat Q12 = Q21. In dit geval kunnen we de transitiesnelheidsmatrix schrijven als:

Evenzo, voor k =𔀫, de transitiesnelheidsmatrix is:

In het algemeen is de k-toestandsovergangsmatrix voor een basis Mk-model:

$ mathbf = egin 1-k & 1 & dots & 1 1 & 1-k & dots & 1 vdots & vdots & ddots & vdots 1 & 1 & dots & 1 end label<7.5>$

Zodra we deze transitiesnelheidsmatrix hebben, kunnen we de kansverdeling van eigenschapstoestanden na elk tijdsinterval berekenen t met behulp van de vergelijking (Lewis 2001):

Deze vergelijking ziet er eenvoudig uit, maar is berekenend P(t) omvat matrixverheffing & ndash verhoging e tot een macht gedefinieerd door een matrix. Deze berekening is wezenlijk anders dan verhogen e tot het vermogen gedefinieerd door elk element van een matrix 2 . Het resultaat is een matrix, P, van overgangskansen. Elk element in deze matrix (PlJ) geeft de kans dat starten in staat l je komt terecht in de staat J over dat tijdsinterval t. Voor het standaard Mk-model is er een algemene oplossing voor deze vergelijking:

Als we kijken naar wat er gebeurt als de tijd erg groot wordt in deze vergelijkingen, zien we een interessant patroon. Elke term die heeft e &minust daarin wordt het dichter en dichter bij nul naarmate t toeneemt. Hierdoor geldt voor alle waarden van k, elk PlJ(t) convergeert naar een constante waarde, 1/k. Dit is de stationaire verdeling van karaktertoestanden, &pi, gedefinieerd als de evenwichtsfrequentie van karaktertoestanden als het proces vele malen wordt uitgevoerd gedurende een voldoende lange tijdsperiode. In het algemeen is de stationaire verdeling van een Mk-model:


Een inleiding tot methoden en modellen in ecologie, evolutie en conserveringsbiologie

Dit unieke leerboek laat niet-gegradueerde studenten kennismaken met kwantitatieve modellen en methoden in ecologie, gedragsecologie, evolutionaire biologie en natuurbehoud. Het onderzoekt de kernconcepten die door deze gerelateerde velden worden gedeeld met behulp van hulpmiddelen en praktische vaardigheden zoals experimenteel ontwerp, het genereren van fylogenieën, elementaire statistische inferentie en overtuigend schrijven van subsidies. En con Dit unieke leerboek laat niet-gegradueerde studenten kennismaken met kwantitatieve modellen en methoden in ecologie, gedragsecologie, evolutionaire biologie en natuurbehoud. Het onderzoekt de kernconcepten die door deze gerelateerde velden worden gedeeld met behulp van hulpmiddelen en praktische vaardigheden zoals experimenteel ontwerp, het genereren van fylogenieën, elementaire statistische inferentie en overtuigend schrijven van subsidies. En bijdragers gebruiken voorbeelden uit hun eigen baanbrekende onderzoek, waardoor ze uiteenlopende visies bieden om studenten te betrekken en hun begrip te verbreden.

Dit is het enige leerboek over dit onderwerp met een gezamenlijke, actieve leerbenadering die de nadruk legt op hands-on leren. Elk hoofdstuk heeft oefeningen waarmee studenten in hun eigen tempo en in kleine groepen direct met de stof kunnen werken. Elk probleem bevat gegevens die worden gepresenteerd in een rijk scala aan formaten, die studenten gebruiken om vragen te beantwoorden die patronen, principes en methoden illustreren. Onderwerpen variëren van Hardy-Weinberg-evenwicht en effectieve populatiegrootte tot optimaal foerageren en indices van biodiversiteit. Het boek bevat ook een uitgebreide woordenlijst.

Naast de redacteuren zijn de medewerkers James Beck, Cawas Behram Engineer, John Gaskin, Luke Harmon, Jon Hess, Jason Kolbe, Kenneth H. Kozak, Robert J. Robertson, Emily Silverman, Beth Sparks-Jackson en Anton Weisstein.

Biedt ervaring met het testen van hypothesen, experimenteel ontwerp en wetenschappelijk redeneren

Behandelt de belangrijkste kwantitatieve modellen en methoden in ecologie, gedragsecologie, evolutionaire biologie en natuurbehoud


Overzicht

Samenvatting

Experts onderzoeken nieuwe modelleringsstrategieën voor de interpretatie van biologische gegevens en hun integratie in het conceptuele kader van theoretische biologie, waarbij ze benaderingen beschrijven die zich richten op morfologie, ontwikkeling, gedrag of evolutie.

Abstract and conceptual models have become an indispensable tool for analyzing the flood of highly detailed empirical data generated in recent years by advanced techniques in the biosciences. Scientists are developing new modeling strategies for analyzing data, integrating results into the conceptual framework of theoretical biology, and formulating new hypotheses. In Modeling Biology, leading scholars investigate new modeling strategies in the domains of morphology, development, behavior, and evolution. The emphasis on models in the biological sciences has been accompanied by a new focus on conceptual issues and a more complex understanding of epistemological concepts. Contributors to Modeling Biology discuss models and modeling strategies from the perspectives of philosophy, history, and applied mathematics. Individual chapters discuss specific approaches to modeling in such domains as biological form, development, and behavior. Finally, the book addresses the modeling of these properties in the context of evolution, with a particular emphasis on the emerging field of evolutionary developmental biology (or evo-devo).

bijdragers Giorgio A. Ascoli, Chandrajit Bajaj, James P. Collins, Luciano da Fontoura Costa, Kerstin Dautenhahn, Nigel R. Franks, Scott Gilbert, Marta Ibañes Miguez, Juan Carlos Izpisúa-Belmonte, Alexander S. Klyubin, Thomas J. Koehnle, Manfred D. Laubichler, Sabina Leonelli, James A. R. Marshall, George R. McGhee Jr., Gerd B. Müller, Chrystopher L. Nehaniv, Karl J. Niklas, Lars Olsson, Eirikur Palsson, Daniel Polani, Diego Rasskin Gutman, Hans-Jörg Rheinberger, Alexei V. Samsonovich, Jeffrey C. Schank, Harry B. M. Uylings, Jaap van Pelt, Iain Werry

Hardcover

Paperback

Deel

Editors

Manfred D. Laubichler

Gerd B. Müller

Aanbevelingen

Modeling Biology explores the epistemic role of a wide variety of models and modeling practices in contemporary biology. Using examples from current research in morphology, development, behavior, and evolution, the contributors offer critical reflections on the intricate interplay of experiment and model-building, as creative imaginations equipped with the power of modern computing search for the patterns that underlie and inform the complex variety of the living world. In a nice twist, the authors show how models have grown and evolved with their subjects, thus taking on their own form of life.


Bekijk de video: Evolutie theorie (November 2021).