Information

Konditionslandskapens struktur i NK-modellen

Konditionslandskapens struktur i NK-modellen


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

NK-modellen av robusta fitnesslandskap består av $N$ webbplatser där fitnessbidraget för varje webbplats beror på dess tillstånd ${0,1}$ och är epistatiskt påverkad av $K$ andra webbplatser. När de definierade modellen, betonade Kauffman & Weinberger (1989) att:

Den faktiska strukturen av [fitness] landskap, även om den är känd, är för närvarande okänd

De fortsätter sedan att anta att antingen epistatiska interaktioner är med angränsande platser i en linjär ordning eller slumpmässigt, och att lämplighet tilldelas var och en av $2^{K + 1}$ epistatiska kombinationer på varje plats enhetligt slumpmässigt in $[0,1]$. Även om det definitivt är möjligt att rättfärdiga denna slumpmässiga generation, tenderar den att producera ett mycket strukturerat träningslandskap, som även om det är robust (för hög $K$), har en mycket regelbunden distribution av lokala fitnessoptima. Som datavetare verkar detta antagande om en godtycklig slumpmässig fördelning över möjliga NK-landskap mycket missriktat. Jag skulle vara mer bekväm med en värsta tänkbar analys av en "rimlig" (förhoppningsvis enligt experiment) delmängd av möjliga NK-landskap.

Vad är känt om den typiska strukturen för NK-landskap i biologiska domäner? Finns det också exempel på biologiska papper som gör ett värsta fall istället för en godtycklig slumpmässig analys av någon icke-trivial delmängd av landskap? Det enda exemplet jag känner till är prylarna som används av Weinberger (1996) för att visa att den obegränsade modellen är NP-hård, men det är en trivial delmängd (alla möjliga landskap) och inte av biologiskt intresse.


Referenser

Kauffman, S. och Weinberger, E. (1989) NK-modellen av robusta fitnesslandskap och dess tillämpning på mognad av immunsvaret. Journal of Theoretical Biology, 141(2): 211-245

Weinberger, E. (1996). NP-fullständighet av Kauffmans N-k-modell, ett Tuneable Rugged Fitness Landscape. Santa Fe Institute Working Paper, 96-02-003.


Mycket lite är känt om strukturen i fitnesslandskap.

HA. Orr (2005; även Whitlock et al., 1995; Kryazhimskiy et al., 2009) förklarar att de flesta experimentella resultat försöker faktiskt inte mäta träningslandskapet, men rapportera istället bara den genomsnittliga konditionen mot tiden och det genomsnittliga antalet förvärvade anpassningar mot tiden. Detta kan inte användas för att urskilja epistatiska interaktioner eller någon kombinatorisk struktur i landskapet. I allmänhet teorin om adaptiva promenader har utvecklats utan hänvisning till verkliga data och även de mest förfinade teorierna kan bara överensstämma på vaga kvalitativa sätt (se Kryazhimskiy et al., 2009 för det bästa exemplet jag känner).

Szendro et al. (2013) undersökte de få senaste experiment som genomförde en metodisk undersökning av alla mutationer i en undergrupp av loci av modellorganismer, men de flesta studier (6 av 12) kunde empiriskt realisera endast små träningslandskap med bara 4 till 5 loci (så 16 till 32 hörn), med det största kompletta fitnesslandskapet med längd 6 med alla 64 hörn undersökta (Hall et al., 2010), och det största antalet hörn i en enda studie var 418 av de möjliga 512 i ett längd 9 landskap (O'Maille et al., 2008). Dessa är extremt små landskap, och har därför inte mycket makt för att särskilja föreslagna teoretiska modeller.

Efter omfattande letande har jag inte kunnat hitta exempel på teoretiker som gjort worst case-analyser av fitnesslandskap. De närmast värsta tänkbara analys är Orr-Gillespies teori (Gillespie, 1991; Orr, 2002; 2006; Kryazhimskiy et al., 2009) som antar att vildtypen fortfarande är mycket vältränad efter en miljöförändring, och därför är fördelaktiga mutationer extremt snabba. Detta gör det möjligt för författarna att introducera extremvärdesteori och bara överväga de asymptotiska egenskaperna hos distributionssvansar, vilket möjliggör en mer allmän behandling med färre parametrar; i vissa fall leder till en fullständig klassificering av adaptiva banor (Kryazhimskiy et al., 2009). Detta tillvägagångssätt är lättare att relatera till experiment, men tyvärr ignorerar fullständigt den kombinatoriska strukturen (bortom första ordningen) i fitnesslandskapet och alltid bara prover nästa potentiella mutant från svansen av en distribution utan att ta hänsyn till hur den utvecklas i landskapet. Även om Orr (2006) introducerade grunderna för fitnesslandskapsstruktur, var strukturen mycket enklare än NK-modellen; han använde Perelson & Mackens (1995) blockmodell med varje block som helt ostrukturerat bortom första ordningen.


Referenser

Gillespie, J.H. (1991). Orsakerna till molekylär evolution. Oxford University Press.

Hall, D. W., Agan, M., & Pope, S. C. (2010). Fitness epistasis bland 6 biosyntetiska loci i spirande jäst Saccharomyces cerevisiae. Journal of Heredity101: S75-S84.

Kryazhimskiy, S., Tkacik, G., & Plotkin, J.B. (2009). Dynamiken i anpassning på korrelerade fitnesslandskap. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 106(44): 18638-18643.

O'Maille, PE, Malone, A., Dellas, N., Hess, BA, Smentek, L., Sheehan, I., Greenhagen, BT, Chappell, J., Manning, G., & Noel, JP (2008) ). Kvantitativ utforskning av det katalytiska landskapet som separerar divergerande växtseskviterpensyntaser. Naturens kemiska biologi, 4(10): 617-623.

Orr, H.A. (2002). Anpassningens populationsgenetik: anpassningen av DNA-sekvenser. Evilution 56: 1317-1330.

Orr, H.A. (2005). Den genetiska teorin om anpassning: en kort historia. Naturrecensioner Genetik 6(2): 119-127.

Orr, H.A. (2006). Befolkningsgenetiken för anpassning på korrelerade fitnesslandskap: blockmodellen. Evolution 60(6): 1113-1124.

Perelson, A.S., & Macken, C.A. (1995). Proteinutveckling av delvis korrelerade landskap. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92:9657-9661.

Szendro, I. G., Schenk, M. F., Franke, J., Krug, J., & de Visser, J. A. G. (2013). Kvantitativa analyser av empiriska fitnesslandskap. Journal of Statistical Mechanics: Theory and Experiment 2013(01): P01005.

Whitlock, M.C., Phillips, P.C., Moore, F.B.-G., & Tonsor, S.J. (1995). Flera konditionstoppar och epistasis. Annu. Rev. Ecol. Syst. 26: 601-629.


Titta på videon: IPMS Scale model world 2019 - Telford model show (Juli 2022).


Kommentarer:

  1. Ditilar

    Ämnet är intressant, jag kommer att delta i diskussionen.

  2. Zephaniah

    Håller absolut med dig. I detta är något och är den goda idén. Det är redo att stödja dig.

  3. Taulabar

    Stort tack för hjälp i denna fråga.

  4. Utbah

    Jag ber din förlåtelse att jag ingriper, jag vill också uttrycka åsikten.

  5. Farraj

    Håller med, detta är den utmärkta varianten



Skriv ett meddelande