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論文資訊
- 類型：已發表論文
- 日期：2022-09-02
摘要
演化約束是生物系統產生的表型變異的偏差或限制。我們知道此類限制的例子，但我們對任何一種生物系統的限製程度和原因都沒有系統的了解。我們在這裡研究新陳代謝、基因組編碼的酶催化生化反應的複雜網絡，以及它們在產生允許在新碳源上生存的新表型時所經歷的限制。我們的計算方法並不限制我們分析任何一種生物體的受限變化，而是使我們能夠量化任何新陳代謝所經歷的限制。具體來說，我們研究了在 50 種不同碳源中的一種上可行的新陳代謝，並量化了其化學反應的改變如何容易地創造出在新型碳源上生存的能力。我們發現某些代謝表型比其他代謝表型起源的可能性要小得多。例如，D-葡萄糖上可行的代謝產生 D-果糖上可行的代謝的可能性是醋酸鹽上可行的代謝的 1835 倍。同樣，我們觀察到一些新的代謝表型比其他表型更依賴親代表型。碳源之間的生化相似性有助於解釋這些限制的原因。此外，我們研究了不同菌株或物種的 55 種代謝重組產生的代謝，並表明它們的新表型也取決於親代基因型並受其限制。據我們所知，我們的分析首次系統地量化了對生命及其進化至關重要的一類廣泛的生物系統中受限進化的發生率。