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論文資訊
- 類型：工作論文
- 編號：工作論文 #312
- 日期：2026-03-18
摘要
背景：現有生物體的代謝結構共享許多關鍵途徑，例如檸檬酸循環、糖解作用或大多數胺基酸的生物合成。文獻中已經討論了關於塑造代謝網絡的進化機制的幾種相互競爭的假設，每個假設都得到了現有基因組的比較分析的支持。或者，可以透過直接電腦模擬來研究代謝進化的原理。然而，這需要所有相關組件的顯式實現：新陳代謝所基於的化學反應的整體、實現新陳代謝的酶的顯式表示、編碼這些酶的遺傳系統以及可以選擇的適應度函數。結果：我們在這裡描述了一個模擬環境，它以簡化的方式實現所有這些元件，以便大規模的演化研究是可行的。我們採用人工化學，將化學反應視為圖形重寫操作，並利用玩具版的量子化學來推導熱力學參數。具有簡單字串編碼基因組的極簡生物體產生模型核酶，其催化活性由其二級結構和它們穩定的過渡態圖之間的 \emph{ad hoc} 映射決定。利用代謝流分析的想法來計算健康度。我們展示了完整系統的實現和第一個模擬結果。結論：這裡提出的模擬系統允許使用自洽的玩具宇宙對代謝演化第一步的演化機制進行連貫的研究。