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論文資訊
- 類型：已發表論文
- 日期：2022-09-02
摘要
背景：生物系統充滿了預適應或外適應的例子。它們的範圍從分子尺度（源自代謝酶的晶狀體蛋白）到宏觀尺度（例如用於飛行的羽毛，最初用於隔熱或防水）。一類重要的外適應是具有非適應性起源的新穎且有用的特徵。這種起源是否頻繁地不能用個別例子來回答，因為這是一個關於生物系統外適應潛力的問題。我們在這裡透過分析中心碳代謝以及允許生物體依靠新的碳和能量來源生存的新特徵，朝著回答這個問題邁出了一步。我們先前已對此系統應用了通量平衡分析，並預測了 10(15) 種代謝基因型在 10 種不同碳源上的可行性。結果：我們在這裡使用這個詳盡的基因型-表型圖來詢問在給定的焦點碳源 C 上可行的中心碳代謝是否相當於我們框架中的適應 - 通常或很少在一個或多個其他碳源 C - 新 - 潛在的外延上可行。我們表明，大多數代謝基因型都具有潛在的外延適應能力，也就是說，它們對一種或多種碳源 C-new 是可行的。這些碳源的性質和數量取決於焦點碳源 C 本身，以及 C 和 C-new 之間的生化相似性。此外，在 C 上表現出更高生物量產量並且更複雜（即，它們包含更多代謝反應）的代謝在更多數量的碳源 C-new 上是可行的。結論：不同基因型表現型之間的相關性導致外適應的高潛力，而這種相關性在中心碳代謝中很常見。如果它們在其他代謝或生物系統中也同樣豐富，那麼創新可能經常具有非適應性（「適應性」）起源。