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进化计算和移动可持续网络
如今，网络可持续性已成为全球学术界和业界关注的焦点，为移动通信网络优化的影响提供了解决方案。最近，包括群体智能算法和其他进化算法范式在内的进化计算技术不断发展，成为移动可持续网络虚拟化、优化和自动化的广泛接受的描述符。为了应对对移动通信网络的新影响，第四届进化计算和移动可持续网络国际会议 [ICECMSN 2024] 构想了一个创新的研究平台，用于征集关于开发可持续设计及其在移动网络中实施的最新研究成果。随着进化计算算法的出现，ICECMSN 2024 汇集了一系列富有创造性的研究成果，将开启移动可持续网络的新视角。本次国际会议的主要目的是促进和反映进化计算技术和移动可持续网络的最新研究成果。 ICECMSN 2024 特别关注计算智能和进化计算，其范围广泛，从理论基础到增强移动网络可持续性的实际应用。
fittest：Python中的进化机器学习
摘要。The -Fittest是一个新的Python库，专门研究使用进化优化方法的进化优化方法和机器学习方法。The -Fittest既提供了经典的进化算法和对开放访问中没有实现的这些算法的有效修改。在库的优点中是实施方法的性能，可访问性和易用性。 本文讨论了开发和领导项目的动机，并用使用示例描述了图书馆的结构，并与其他具有类似开发目标的项目进行了比较。 The-Fittest是使用现代代码分析和测试方法开发的GitHub和PYPI上的开源项目。 在撰写论文时，库的最新版本为0.2.3。在库的优点中是实施方法的性能，可访问性和易用性。本文讨论了开发和领导项目的动机，并用使用示例描述了图书馆的结构，并与其他具有类似开发目标的项目进行了比较。The-Fittest是使用现代代码分析和测试方法开发的GitHub和PYPI上的开源项目。在撰写论文时，库的最新版本为0.2.3。
叶蝉进化新特征的基因组基础
进化创新产生了表型和物种多样性。阐明此类创新背后的基因组过程对于理解生物多样性至关重要。在这项研究中，我们探讨了农业害虫玻璃翅神枪手（Homalodisca vitripennis，GWSS）进化新奇性的基因组基础。叶蝉的突出进化创新包括支体，这是一种排出并用于覆盖身体的蛋白质结构，以及与两种细菌类型的强制性共生关系，这两种细菌类型驻留在不同细胞类型的细胞质中。使用 PacBio 长读测序和 Dovetail Omni-C 技术，我们为 GWSS 生成了染色体水平的基因组组装，然后使用流式细胞术和核型分析验证了该组装。额外的转录组学和蛋白质组学数据用于识别支体产生的新基因。我们发现，支体相关基因包括通过串联重复而多样化的新基因家族。我们还确定了与细菌共生体相互作用的基因位置。GWSS 的祖先通过水平基因转移 (HGT) 获得了细菌基因，这些基因似乎有助于共生体支持。使用系统基因组学方法，我们推断了 HGT 的来源和时间。我们发现一些 HGT 事件可以追溯到半翅目 Auchenorrhyncha 亚目共同祖先，代表了动物中已知的一些最古老的 HGT 例子。总体而言，我们表明叶蝉的进化新颖性是通过获得新基因（从头产生和通过串联重复产生）、获得新的共生关联（允许使用新的饮食和生态位）以及招募外来基因来支持共生体和增强食草性而产生的。
贝叶斯大脑假说：一种进化方法...
2例如，感知系统的功能之一是提供2D视觉场景的3D解释（与学习运动序列或做出道德决定相反）。3在我们的示例中，感知系统可以结合对环境的一些先前知识（就场景的空间排列而言），并目前可用的感官信号来得出估计三维距离的估计。4任何认知系统的神经生物学基材的鉴定基本上是表征解剖学特性和确定脑系统活性的生理机制，这些机制决定了涉及感兴趣的认知功能的大脑系统的活性。5运动控制是对具有神经系统的生物体运动的调节。它包括反射，学习的习惯（例如步行立场）以及目标指导的动作（例如精确的手抓手）。6预测编码是一种大脑功能的理论，表明大脑不断预测其感觉信号。然后使用预测和感知信号的比较来生成和更新环境的心理模型。7有效的编码是一种神经信息处理的理论，表明神经代码对生物学成本进行了准确性，这源自对神经活动的硬连线生理约束。
扭曲的多样性，物种形成和进化历史 -
摘要尽管它们令人着迷，但昆虫秩序链球菌（通常称为扭曲的翅膀寄生虫）仍然相对较差。分子方法的进步为研究人员提供了新的工具，以解决有关链球菌的挑战性形态，以解决先前难以解决的进化问题。Stylops是最大的Strepsiptera属之一，在这些挑战中占有相当大的份额。Stylops是Andrena采矿蜜蜂的底部内寄生虫，与该属一起工作的分类学家使用了具有不同程度的宿主特异性的物种概念。这导致了矛盾的物种假设和未解决的系统发育关系。此外，关键进化过程（例如宿主共同进化和物种驱动器）在很大程度上尚未探索。在本文中，我使用基因组规模数据来阐明型号的分类法，并研究该属内的进化历史和过程。在第一章中，我们应用全基因组测序来生成以西palaearctic Stylops物种为重点的综合分子数据集。在物种划界分析中使用了2000多个基因，以评估现有和冲突的物种假设。我们发现了多种物种的同义词，未描述的物种的指示，并确认了新的寄主 - 寄生虫关系，从而阐明了西部的果皮物种的多样性。在第二章中，我们根据数千个基因座（包括新测序的近葡萄种类）推断出该属的系统发育。此外，我们与宿主一起评估了生物地理历史和协同进化模式。使用的推理方法产生了完全分辨的系统发育，具有较高的支持值，并且方法之间仅有较小的拓扑差异。我们发现，在新近纪早期或新古代或古纪晚古代或西果仁二和近亲的造车仪以及造车多样化的造车和近期的多样化。在第三章中，我们研究了使用全基因组SNP数据集的六种物种或样式鞋的种类群体差异的原因。我们发现，根据物种的不同，地理距离和宿主关联都在遗传分化中起着重要作用，突出了即使在密切相关的物种中，对比过程也可能影响形成。在第四章中，我们根据当前的分类学知识回顾了北欧链球菌动物区系，并描述了两种新的样式鞋，这些物种在较早的章节中被确定为未描述的物种。此外，我们根据博物馆和私人收藏以及在线数据库收集了北欧国家的链球菌的广泛物种记录集。本论文的总体目的是应用基因组数据来回答物种多样性，宿主关联，物种驱动因素和Stylops属的进化历史的问题，以增加我们对这些迷人昆虫的了解和理解。
从微生物异质性到进化见解
仅部分探索了生物技术兴趣的微生物中基因组多样性的隐藏层，并且需要更深入的研究，即需要克服物种水平分辨率。CO 2固定菌群易于进行案例研究等评估。采用了实验室规模的trick流式反应器，成功实现了对人工沼气和富含硫的沼气的同时实现生物泛滥和脱硫化，并还实施了氧气SUP培养。在微量自我条件下，硫化氢去除效率为81％，甲烷含量为95％。甲烷杆菌 dtu45主要出现，其代谢功能与硫分解代谢中的社区范围动力学相关。 gamaproteobacteria sp。中涉及基因组进化。 dtu53，被确定为微量清除液的主要贡献者。 发现了硫化氢氧化途径中变体的阳性选择，并将氨基酸变体定位在硫化物的硫化物入口通道上：喹酮氧化还原酶。 氧气中的SUP填充应变选择是驱动微生物适应的主要机制，而不是物种优势的转移。 选择性压力确定了新菌株的出现，例如在伽马普罗杆菌中。 dtu53，提供了微生物组内功能冗余的深度证据。甲烷杆菌dtu45主要出现，其代谢功能与硫分解代谢中的社区范围动力学相关。gamaproteobacteria sp。中涉及基因组进化。dtu53，被确定为微量清除液的主要贡献者。发现了硫化氢氧化途径中变体的阳性选择，并将氨基酸变体定位在硫化物的硫化物入口通道上：喹酮氧化还原酶。氧气中的SUP填充应变选择是驱动微生物适应的主要机制，而不是物种优势的转移。选择性压力确定了新菌株的出现，例如在伽马普罗杆菌中。dtu53，提供了微生物组内功能冗余的深度证据。
Gcm/Glide 级联的进化保护
在脊椎动物的中枢神经系统 (CNS) 中，神经胶质细胞源自神经干细胞（也称为放射状神经胶质细胞），其在早期胚胎阶段从神经上皮分化而来 [4]。放射状神经胶质细胞首先产生神经元，然后转换到胶质生成阶段，产生少突胶质细胞和星形胶质细胞 [4]。细胞命运决定由几种分泌信号（例如，音猬因子 (Shh)、成纤维细胞生长因子 (FGF)、Wnt、Notch/Delta、骨形态发生蛋白 (BMP) 和细胞因子）精细调控。关键转录因子，包括 Sox9、核因子 I、血清反应因子和 Olig1/Olig2 共同作用以促进神经胶质细胞分化 [5],[6],[7],[8],[9],[4]。几种神经元发育途径在进化上是保守的 [10],[11]。相反，神经胶质细胞的发育在整个进化过程中表现出显著差异。例如，在无脊椎动物模型果蝇中，神经胶质细胞的产生与神经元的产生同时发生，这两种神经类型同时由称为神经母细胞的神经干细胞产生，而在高等生物中，神经胶质细胞的产生晚于神经元的产生 [12],[4]。此外，一种名为 Glial Cell Missing/GLIal Cell DEficient（全文为 Gcm/Glide 或 Gcm）的转录因子是神经胶质细胞特化的必要和充分条件 [13],[14],[15],[16]。Gcm 直系同源物已在原口动物和后口动物中被鉴定 [17]，但它们在脊椎动物神经胶质细胞的分化中既不表达也不需要，因此在进化过程中 Gcm 级联的功能保守性方面产生了一个长期存在的难题。除淡水龙虾 [18] 外，Gcm 靶基因 Repo（反向极性）在苍蝇以外的动物中没有神经胶质生成作用，repo 基因甚至不存在于脊椎动物基因组中。总之，这些发现表明神经胶质发育程序在进化过程中多次出现。
进化精神病学：基础，进步和挑战
进化生物学为精神病学缺失的医学和行为科学提供了关键的基础。它的缺席有助于缓慢进步；它的降临承诺将取得重大进展。进化精神病学提供了一种对各种治疗有用的科学疗法，而不是提供一种新的治疗方法。它从某些个体的疾病的机理解释中扩展了寻找原因的原因，到使物种中所有成员容易受到疾病的特征的进化解释。例如，疼痛，咳嗽，焦虑和情绪低落等症状的能力是普遍的，因为它们在某些情况下很有用。未能认识到焦虑和情绪低落的效用是精神病学中许多问题的根源。确定情绪是否正常，是否有用需要了解个人的生活状况。对社会系统进行审查，与其他医学中系统的审查平行，可以帮助实现这一理解。应对现代环境中可用的物质如何劫持化学介导的学习机制，以应对药物滥用。通过认识到热量限制的动机以及它如何引起诱导暴饮暴食的饥荒机制，可以帮助您了解为什么在现代环境中失控的饮食螺旋。最后，解释导致严重精神障碍的等位基因的持久性需要进化解释，为什么某些系统本质上容易受到失败的影响。寻找表观疾病的功能的快感是进化精神病学的最大优势和劣势。认识到不良反应的不良情绪纠正了精神病学普遍的错误，即观察所有症状，就好像它们是疾病表现一样。然而，观看恐慌症，忧郁症和精神分裂症等疾病，好像它们是适应性的疾病是进化精神病学同样严重的错误。进步将来自框架和测试特定的假设，说明自然选择使我们容易受到精神障碍的影响。在我们知道进化生物学是否可以为理解和治疗精神障碍提供新的范式之前，需要多年的许多人的努力。
分支特异性基因和新颖性的进化起源
摘要 分支特异性（又称谱系特异性）基因非常常见，存在于所有分类学水平和所有被研究的分支中。它们可以通过复制先前存在的基因而产生，这可能涉及部分截断或与其他蛋白质结构域或调控序列的组合。它们也可以从非编码序列重新进化，从而产生潜在的真正新颖的蛋白质结构域。最后，由于分支特异性基因通常被定义为与其他蛋白质缺乏序列同源性，因此它们也可以通过足够快的序列进化而产生，以至于先前的序列同源性不再被检测到。在这种情况下，快速进化之后是限制，我们认为它们在本体论上是非新颖的，但在功能层面上可能是新颖的。一般来说，分支特异性基因较少受到生物学家的关注，但它们在重要性状中的作用的有趣例子越来越多。在这里，我们回顾了一些最近选定的例子，并认为对分支特异性基因的关注是对进化发育动物领域习惯的保守发育调控工具包的关注的重要纠正。最后，我们讨论了有关分支特异性基因进化的问题，以及未来研究如何解决这些问题。我们强调了这样的假设：与其他基因相比，分支特异性基因更有可能参与它们出现的主干群中出现的共衍生征。
抗原逃脱病毒的进化稳定性
抗原变异是炎症或SARS-COV-2等RNA病毒的主要免疫逃逸机制。高突变率促进了抗原逃逸，但它们也会引起大型突变载荷和降低。目前尚不清楚这种成本 - 拟合权衡如何选择病毒的突变率。使用波动波模型在有限人群中使用病毒和宿主免疫系统的共进化，我们研究免疫如何影响突变率和其他非抗原性状（例如毒力）的进化。我们首先表明波的性质取决于交叉反应性免疫系统的方式，并调和了先前的方法。免疫病毒系统在低交叉反应性下的行为就像Fisher波一样，并且在高交叉反应性下的耐度波。这些制度预测了非抗原性状进化的不同结果。在低跨反应性下，进化稳定的策略是最大化波的速度，这意味着更高的突变速率和增加的毒力。在大型交叉反应性上，我们的估计将H3N2插入式含量，稳定的策略是增加基本的生殖数量，将突变率保持在最低和毒力较低。