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論文資訊
- 類型：已發表論文
- 日期：2022-09-02
摘要
有些演化創新可能起源於非適應性的外適應或預適應，它們是其他適應性特徵的副產品(1-5)。例子包括羽毛，它起源於飛行之前(2)，以及晶狀體蛋白，它是起源於酵素的光折射蛋白質(6)。適應性特徵有多少頻率具有非適應性起源的問題對演化生物學有深遠的影響，但很難系統性地解決。在這裡，我們考慮新陳代謝中的這個問題，新陳代謝是最古老的生物系統之一，也是所有生命的核心。我們分析了具有重要適應性的代謝特徵：代謝反應網絡從單一碳源和能量合成所有生物質的能力。我們使用新穎的計算方法對許多代謝網絡進行隨機採樣，這些網絡可以在任何給定的碳源上維持生命，但包含一組隨機的已知生化反應。我們表明，當我們要求此類網路在特定碳源上可行時，它們通常在非選擇目標的多種其他碳源上也可行。例如，對葡萄糖的生存能力可能需要對多達 44 種其他單一碳源的生存能力。這些代謝系統中的任何一種適應通常都需要多種潛在的外適應。因此，代謝系統具有非適應性起源的演化創新的潛在潛力。我們的觀察結果表明，非適應性起源的代謝特徵可能比目前所認識的多得多。它們也挑戰我們區分適應性特徵和非適應性特徵的能力。