Criticality Is an Emergent Property of Genetic Networks that Exhibit Evolvability
Notice bibliographique
Résumé
Accumulating experimental evidence suggests that the gene regulatory networks of living organisms operate in the critical phase, namely, at the transition between ordered and chaotic dynamics. Such critical dynamics of the network permits the coexistence of robustness and flexibility which are necessary to ensure homeostatic stability (of a given phenotype) while allowing for switching between multiple phenotypes (network states) as occurs in development and in response to environmental change. However, the mechanisms through which genetic networks evolve such critical behavior have remained elusive. Here we present an evolutionary model in which criticality naturally emerges from the need to balance between the two essential components of evolvability: phenotype conservation and phenotype innovation under mutations. We simulated the Darwinian evolution of random Boolean networks that mutate gene regulatory interactions and grow by gene duplication. The mutating networks were subjected to selection for networks that both (i) preserve all the already acquired phenotypes (dynamical attractor states) and (ii) generate new ones. Our results show that this interplay between extending the phenotypic landscape (innovation) while conserving the existing phenotypes (conservation) suffices to cause the evolution of all the networks in a population towards criticality. Furthermore, the networks produced by this evolutionary process exhibit structures with hubs (global regulators) similar to the observed topology of real gene regulatory networks. Thus, dynamical criticality and certain elementary topological properties of gene regulatory networks can emerge as a byproduct of the evolvability of the phenotypic landscape.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,003 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,002 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».