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• 生态系统有免疫系统吗?如果没有,为什么不呢?
• 免疫系统的开发生态系统应该是一个目标?
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关键词:复杂自适应系统、生态系统管理、免疫系统、规范的行为。

发表:2001年6月18日

之间的相似之处自然进化免疫系统和紧急或被动响应方案设计系统实际上人类是有趣的智力和重要性。在计算机世界中,类比尤其引人注目;因此我们关注计算机病毒、蠕虫和其他缺陷,所有这些代表从生物学术语了,甚至一个普通计算机用户不需要解释。电脑就像生物在许多功能方面,由水平和交换有用的以及有害数据转移。为什么不制定计算机免疫系统,甚至是综合计算机网络(Hofmeyr和福勒斯特2000年)?

的确,为什么停在计算机网络或互联网?我们不面对类似的问题在生态系统、经济系统、社会系统?这种系统为人类提供服务,让我们生活得舒适。可以模仿免疫系统无法帮助我们维持系统和那些服务?在这个问题上,迷人的纸詹森(2001)探讨了这些诱人的问题关于生态系统,提供精神食粮。

并行支撑情况如何?毕竟,生态系统和个人都是复杂自适应系统(CASs)的宏观属性出现在当地的不同组件之间的交互和选择。事实上,对于个人的脊椎动物,免疫系统是一个典型的CAS,依靠进化机制在快速的时间尺度来适应新的威胁。然而,随着詹森强调,类比是不完美的。

生态系统也复杂的自适应系统,但功能不同的生物体。首先,生态系统是开放系统,以至于他们更认为是理想化,而不是真正的实体。有机体有明确的边界和组成。尽管它必须处理入侵者,夏普和明确区分自我和异物,钢筋在很大程度上由基因签名。相比之下,我们称之为一个生态系统是一个操作方便,松散的定义和短暂的共病的生物的组合非常复杂的遗传背景。定义的边界是调查员为了方便的描述。在农业生态系统中,或湖泊等机构的明确的边界,自然限制可能是明确的,但在大多数情况下有很大的任意性设定界限。生态系统不演变为单位,而是自组装(或组装,在一些管理系统)的组件已经在更大的空间尺度上相对独立。例如,植物开发化学防御食草动物和病原体,这些反过来开发解毒机制。然而,这样的发展很大程度上来自于扩散涉及广义进化论反馈反应套件的敌人。 The vertebrate immune system is a model of the fruits of diffuse co-evolution, relying on reactive adaptive responses to deal with unpredictable challenges.

隐喻的弱点是相同的失败,削弱了一切努力来衡量生态系统“健康”或“诚信”:生态系统不是一个有机体和没有受到进化来执行特定功能。因此,没有天然免疫反应进化以同样的方式对脊椎动物。事实上,通过任何的过滤器我们选择实施,生态系统特征,如涉及到物种丰度的模式,食物链关系,和元素循环,表现出稳定性和体内平衡。然而,在某种程度上,这样的规律存在,他们在很大程度上摆脱选择性作用以低得多的水平的组织。

鉴于我们依靠生态系统为我们的生命支持系统,我们显然有兴趣维护他们的功能按照一些标准。然而,主要困难是界定社会规范的行为是可取的。生物有良好定义的属性与正常运行有关,尽管这是不容忽视的社会影响在定义什么是规范(太瘦,太胖、太情绪化,太轻浮的);生态系统。因此,依法管理生态系统的一些社会规范的行为取决于定义判断什么是重要的在这些系统。在这个企业,合理的人会有所不同。此外,生态系统的开放性意味着他们将进行成分不断变化。怎么一个生态层面免疫系统,用来对付入侵者,决定是否应该允许一组特定的入侵者加入系统?最后,改变和更新生态系统的动力学特征,所以监管恒常性可以处方亏损服务,因此我们珍惜的特性。

那么应该教训考虑之间的类比脊椎动物的免疫系统和生态系统的智能管理?生态系统的复杂的自适应特性意味着进化力量最强的下级组织;时才知道我们不断与抵抗农药和抗生素的进化,以及微生物的不愿采取合理的方法来为我们使事情简单。Buzz温和在很多场所强调惊喜的重要性,大力主张需要开发自适应方法来管理。在很大程度上,这是,事实上,意味着维护功能,允许改编,如异质性和多样性或模块化和冗余,在紧缩反馈循环(例如,通过增强产权)缩短响应的时间尺度(Levin 1999)。在许多方面,这种模仿免疫系统的特性,但有一个根本区别:生物圈的整体可持续发展必须从分布式反应和竞争的民主出现更新,而不是从系统级监管恒定规范水平。而不是集中在免疫系统的发展来维持特定的函数在预定的水平,我们必须强调弹性,找到方法来鼓励的适应性机制,维持关键服务。

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s a·列文承认戴维和露西尔帕卡德基金会的支持通过授予约翰霍普金斯大学/普林斯顿大学和圣菲研究所。

Hofmeyr, s。,福勒斯特。2000年。架构一个人工免疫系统。进化计算杂志7:45 - 68。

詹森,m·A。2001年。免疫系统的角度对生态系统管理。保护生态5(1):13(在线)网址:http://www.consecol.org/vol5/iss1/art13。

莱文,s。1999年。脆弱的统治:复杂性和下议院。珀尔修斯的书,阅读,麻萨诸塞州,美国。