进化动力学

2010-3  

高等教育出版社  

Martin A. Nowak  

288  

无  

《进化动力学》一书的主旨在于揭示生命进化所遵循的数学原理。自20世纪50年代以来，随着人类对自身生存世界以及生命本质的不断探索，生物学与进化生物学已经取得了巨大的成就。进化理论是生物科学的核心理论，是生物学一切分支学科的基础。生命系统所呈现的一切现象最终都一定会从进化角度得到解释。在过去的半个世纪中，进化生物学发展势头迅猛，已经逐渐成为一门具有精确数学基础的学科。与进化过程或机理相关的所有思想都能够并且应该通过进化动力学方程来呈现。在进化理论诞生最初的一百年中，其主要关注的是物种起源和适应的遗传进化机制。但近年来，进化思想已经逐渐渗入到生物学与生命科学的许多相关领域。随着生命体遗传信息的复制，进化在悄然无声地进行。具体地说，遗传信息的传递误差会导致突变的出现，于是信息更加趋向于多样化。不同信息在复制过程中可能具有差异，其中一些信息复制得比较快，这时选择就会起作用。突变和选择的共同作用促成了进化。数学模型可以精确地描述突变和选择的过程。因此，进化俨然已经成为一门数学理论。生命科学，特别是生物学具有极为广阔的理论扩展空间。为了使学生能够接受到跨学科教育，目前每所大学都在针对数学生物学制定涵盖数学、分子生物学、语言学、计算机科学的教学计划。学科交叉会更加有利于科学发展。两种学科的交叉无疑会带来两种文化的碰撞，许多新思想也必将随之萌发。本书中，我们结合生物学语言和数学理论对进化问题进行探讨。《进化动力学》为读者呈现了生命系统进化所遵循的基本原理，尽管这些原理看起来十分复杂，而事实上却是如此简单而令人着迷。本书为了避免不必要的复杂性，将从最基本的问题开始，逐步深入到关键问题。

《进化动力学》一书阐释了生命进化所遵循的数学原理。进化动力学主要涉及复制、突变、选择、随机漂变和空间运动等过程。本书结合生物学理论和数学语言对这些问题进行了论述。开篇简要介绍了与进化相关的基本概念、种群动力学基本模型以及准种理论；然后介绍进化动力学基本研究方法及其应用，分别就合作行为、HIV、病原体、癌症以及人类语言的进化机制展开讨论，其中所涉及的研究方法主要有进化博弈理论、囚徒困境模型、进化图论、网络博弈等。 本书语言简洁有力，论述生动有趣。虽然书中涉及大量的数学方法，但是，读者只需具备一定的数学基础，就不会感到晦涩枯燥。该书适合于具有生物学、数学以及具有其他相关学科背景的读者阅读。

Martin A.Nowak，哈佛大学生物学和数学教授，进化动力学中心主任。

中文版序言前言1 绪论2 进化是什么3 适合度景观与序列空间4 进化博弈理论5 囚徒困境6 有限种群7 有限种群中的博弈8 进化图论9 空间博弈10 HIV感染11 毒力的进化12 癌的进化动力学13 语言的进化14 结论进一步阅读参考文献索引译者后记

插图：这一观点是所谓中性进化理论（neutral theorv 0f evolution）的核心,根据这一理论，大多数能够被观察到的突变——例如比较人类和黑猩猩的遗传序列——是中性的，在那些由物种的祖先经历上百万代的优化过程保留下来的基因则完全不可能发生所谓的有利突变，另一方面，由于被淘汰的概率很高，有害突变不可能被观察到，因此，在任何系统发生过程中观察到的大多数突变应是中性的（或接近中性的）。中性突变的累积率可以简单地由突变率表示，它不依赖于种群大小，且不受种群大小波动的影响。如果突变率主要依赖于DNA复制的精确性，而DNA的复制又是由在真核生物里很少发生改变的高度优化的酶系统控制完成的，则进化速率应是一个常数。中性理论为我们提供了一个“分子钟（molecularclock）”（见图6.5）。中性理论的提出曾掀起一场支持者和反对者之间的激烈论战。中性理论的极端拥护者认为所有可以观察到的突变，例如在人类和黑猩猩之间，都是中性的。因此，仅用中性变异（variation）就可以完全解释这两个物种的进化分支问题，而适应（adaptation）是不重要的。极端的适应论者则认为中性进化是不重要的，甚至中性进化不能被认为是进化，因为它仅仅代表没有适应的随机变异；进化的本质是活廊。

《进化动力学》原著作者借助十分精炼的数学语言将色彩纷呈的生命进化过程呈现给广大读者在翻译过程中，我们也尽力秉承原著的叙述特色，以便读者能够充分领会原著作者敏锐的洞察力和独特的视角。同时希望该书中译本能为国内相关领域的研究者提供一些有益的启迪，促进相关学科的融合和发展。在本书的翻译过程中，我们由衷感谢中国科学院动物研究所理论生态学研究组陶毅博士为译文的校对提供了宝贵建议。同时感谢天津科技大学孙明晶博士，中国科学院植物研究所孟新柱博士，动物研究所张博宇、王百桦、邓玲玲、何巧巧、张加华等对书中部分章节的修改，正是由于他们提供了宝贵的参考意见，才使得翻译工作顺利完成。最后，我们要特别感谢高等教育出版社李冰祥博士的鼓励和编辑的帮助，感谢中国科学院知识创新工程重要方向项目（Kzcx2-YW-415）对翻译工作的资助。鉴于译者学识有限，谬误之处在所难免，敬希读者不吝指正。

“阅读本书给我带来无尽的享受。对数学生物学中有趣而重要的新问题，本书论述精彩绝妙，并提出了一系列崭新的观点。它必将受到广大读者的热切欢迎。” 　　——Robert M．May，牛津大学动物学教授 “Martin Nowak为语言和合作的进化研究注入了严密而新颖的思想。书中到处洋溢着独特的见解和令人惊讶的发现。对于该领域有兴趣的读者来讲，它是一本不可错过的好书。” 　　——StevenPinker，哈佛大学Johnstone心理学教授，著有《语言本能》(The Language Instinct)，《词与规则：语言的组成》(Words and Rulcs：TheIngredients of Language)，《大脑是如何工作的》(How the Mind Works) “这是该领域大师的杰作。简洁、清晰、深刻地阐述了许多重要问题，包括合作、癌症、语言及H，V。你可以从Nowak那里受益匪浅。” 　　——Robert Trivers，Rutgers大学人类学和生物学教授，《基因的冲突》(Genes in Conflict)作者之一

《进化动力学:探索生命的方程》中，Nowak向我们展示了真实世界中的许多重要问题，如HIV致病过程，病原体毒力的进化，癌的进化，利他行为的进化，甚至人类语言的进化等，都可运用进化动力学进行解释。《进化动力学:探索生命的方程》以进化动力学的语言，对理解每一个生命系统，包括由生命系统所导致的一切，举出了清晰且有说服力的案例。在生命科学空前发展的时代，进化是唯一贯穿并统一其各分支领域的理论。生命系统所呈现的一切现象最终都一定会从进化角度得到解释。进化是突变和自然选择共同作用的结果，而突变和自然选择都可以通过数学方程表示。《进化动力学》关注的正是这些描述生命系统进化过程的方程。在《进化动力学:探索生命的方程》中，Martin Nowar利用生物学理论和数学语言阐释了生命进化遵循的数学原理。无论控制生命系统的进化原理表面上看起来多么复杂，它们总可以用最简单但却非常有力的数学形式进行阐释。Nowak提出，如今进化俨然已经成为了一门数学理论，关于进化过程或机理的所有思想都能够并且应该通过进化动力学方程来呈现。为此，书中介绍了一系列分析工具：适合度景观、突变矩阵、基因组序列空间、随机漂移、准种、复制者、囚徒困境、有限种群和无限种群中的博弈、进化图论、网格博弈、进化万花筒、分形以及空间混沌。

无

进化动力学 PDF格式下载

Nowak的书进化中的经典，5分必须的，书印刷的也很好

本书作者Nowak是哈佛大学生物、数学两系的双料教授，以前看过他的论文，这次看到这样一本别看生面的教材，真是豁然开朗，原来教材可以这样写的，第一印象就是阅读非常顺畅，再配上彩色图示，没有费解之感；第二就是比较精炼，没有初学时尚不能理解的深层议论，三，出版社看在此书的设计、装帧上下了功夫的，与此书的内容高品质相配套，当然281页58元的定价也说明这不是一本普及性的著作，其实我认为此书应该推荐给每个大学生一读，不论是理科还是文科。

书中对生物的动力学模型给出了详尽的建模思想与推导过程，配以具体的分类可以作为了解相关知识的基本读物。

国外的书本总是比国内的一些教科书更容易理解，这本书也是如此，本来对理论上需要建模数学背景的学科就有点触，但是作者写的很好，一点也不晦涩~

这本书的作者在书中提到的各个领域都有建树。他的文章也多发表在Na***e，Science PNAS，等顶级期刊上。书的内容深入浅出，虽然写的是最新的研究成果，却也不难理解。翻译的质量也不错。印刷质量很好，里面有不少彩页，纸张比较厚。强烈推荐对生物数学感兴趣的人们阅读。

同意之前某同志的说法,这本书需要比较好的数学基础;但对相关领域的同行来说,即便是要重温一下微积分来看这本书,仍旧是非常值得的.数学之美,就是可以让咱们有理有据~~

大学生看绝对会引人入胜，对生命感兴趣的同学一定是如获珍宝

生物数学化，抽象，需要认真研读，才能提高认识。

这个时代，我们太容易把“大师”冠在某些人的头上，但是必须承认诺瓦克是真正的大师。大师就是能够把最复杂的问题用最简单的语言表述清楚的人，大师的作品就是能够让你读完之后感到自己脑子里满是智慧的东西。

译笔不错，印刷质量好，图片彩色印刷。书中的理论，可以移植到社会科学。

这次拿到书没有破损污渍，全新的。书中内容带彩色图示等，比较吸引人，让人有兴趣阅读。

需要一定的基础才能看懂，还没有坐下来好好学习呢。

哈佛的科学巨匠

大学在做关于这方面的专题，所以，在老师的推荐下买了这本书，挺不错的~~

这是导师推荐的书 很不错 值得一读

书不错，彩页

书是彩页的，让人有种想看的欲望，比较通俗易懂，很不错

怎么说呢，和我想象中的有点不一样，但是还是比较实用的，有启发。

对于一个生物爱好者，难度偏大

非常喜欢。质量很好

正在读，感觉还不错。

就是因为喜欢，所以才买的。一切都在不言中。

用数学语言阐述进化生物学上的一些概念，有趣。适合专业研究生阅读。

就冲着本书作者Nowak是哈佛大学生物、数学两系的双科教授，对生物数学感兴趣的人们绝对值得买！

视角独特，大家就是不一样，改变了我思考问题的角度

这本书挺好，彩色图片，值得一读

内容没有想象的精彩 不过印刷质量确实好

价格不菲，比较晦涩，不推荐非专业人士看

图片太多，价格太高，内容差

1 Nowak是这个领域的权威人物之一，而这本书则涵盖了他2004、2005年在哈佛大学的讲稿，很值得一看。2 刚收到书，仅看了前言，感觉翻译还不错。3 纸的质量相当好，很有分量，应该是目前为止我买的书中纸质最好的。4 彩印的。这也是书这么贵的原因。不过可以理解，因为书中很多图不使用彩印的话很难分辨。总而言之，很满意。

建议没有生物和数学双重学科背景的人购买前三思而行，看着一页又一页的数学公式和似曾相识的数学符号真是头疼。

这本书我推荐了很多人去读，他们都很喜欢。当然，里面的思想不是一时一刻就能体会的，需要时间和智慧。

这次商品没有坏，不错，内容就不说了，绝对绝对经典。

该书让我很满意。最满意的是，该书对生物学中很多含糊不清的概念给出了精确的数学定义/描述。例如，提出准种概念----具有相似基因组序列的全体，以厘清对物种的定义，顺带有了序列空间的概念。由此出发，结合突变，适合度的数学描述，最终提出“准种选择”的概念，替代了“最适者选择”（当然这也可以看做是广义的最适者选择），读到此处，击节赞赏。该书大致涉及了以下领域：序列空间（适合度景观），进化博弈，病毒、癌动力学，语言的进化。在我看来，第一部分最精彩（也许是因为其余部分我明知以后不会涉猎，没有详读）。有博弈论基础的同学对进化博弈部分可以草草掠过。病毒、癌动力学应当可以为研究毒理，癌症的同学带来启发。语言学没读懂。书中数学语言十分简单，简单到我这个生物专业本科生都能轻松看懂，但这些语言对生物学的描述却精彩非凡。生物的基础知识也用的很少。因此，推荐任何具有理科背景的读者阅读，生物专业同学尤其。

哈佛大师的杰作，经典中的经典

很好的译作，有原文页码，另外这书并不易懂，需要足够的基础。

很专业，模型很多，正在学习中。。。

很新颖的观点，启发颇多。

不管本书作者的某些成果存在多大争议，这本书看看还是很有益的。论述简洁且精彩，配图比较生动。最后几张，HIV，癌症的进化等，可读性和综合性较强，很吸引人。演化博弈本身可以写就一本书（早就有了），但比较灵活且浅显地介绍给大家，是不容易的，本书做到了。

涉及很多专业的东西，需要有一定物理基础的人读

作者的思路很清晰，我学生物，有大学数学基础的话就可以看懂许多。许多研究方法和思想值得借鉴。当然价格有点小贵，不过值了。

书中有大量的公式，看不懂，数学不好。太专业

因为换了方向所以得找一些基础的东西来读。这本书介绍了很多进化方面的基础知识。看过了再去看论文就能懂一些了。

没学过高数的高中生看起来真心困难，但内容还是很有营养的，印刷也很好。