本頁只刊出中文翻譯與中文說明；英文原文請見下方原文連結。
原文連結
論文資訊
- 類型：已發表論文
- 日期：2022-09-02
摘要
所有生物演化都發生在可能的基因型及其表現型的空間。這個空間的結構定義了演化系統的演化潛力和限制。新陳代謝是最古老和最基本的進化系統之一，透過從細胞外營養物質中提取能量來維持生命。在這裡，我們透過分析 1015 個代謝空間的詳盡基因型-表型圖來研究代謝的創新潛力，該空間編碼了中心碳代謝中 51 個反應的所有可能子集。透過通量平衡分析，我們預測了這些代謝在 10 種不同碳源上的可行性，從而產生 1024 種潛在的代謝表型。儘管任何一種表型的可行代謝只佔基因型空間的一小部分，但某些表型的絕對數量超過 109。具有任何一種表型的代謝通常形成單一的基因型網絡，該網絡延伸很遠或一直延伸到代謝基因型空間，其中任何兩種基因型可以通過一系列單一反應變化相互到達。與不同表型相關的基因型網絡的最小距離很小，這樣人們就可以透過一種或幾種基因型變化達到具有新表型的代謝——在新的碳源上可行。對於那些複雜性（反應數量）接近生存所需最低限度的新陳代謝，這些原則有例外。代謝複雜性的增加增強了進化保護和進化創新的潛力。