The advantages and disadvantages of horizontal gene transfer and the emergence of the first species
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: Horizontal Gene Transfer (HGT) is beneficial to a cell if the acquired gene confers a useful function, but is detrimental if the gene has no function, if it is incompatible with existing genes, or if it is a selfishly replicating mobile element. If the balance of these effects is beneficial on average, we would expect cells to evolve high rates of acceptance of horizontally transferred genes, whereas if it is detrimental, cells should reduce the rate of HGT as far as possible. It has been proposed that the rate of HGT was very high in the early stages of prokaryotic evolution, and hence there were no separate lineages of organisms. Only when the HGT rate began to fall, would lineages begin to emerge with their own distinct sets of genes. Evolution would then become more tree-like. This phenomenon has been called the Darwinian Threshold. RESULTS: We study a model for genome evolution that incorporates both beneficial and detrimental effects of HGT. We show that if rate of gene loss during genome replication is high, as was probably the case in the earliest genomes before the time of the last universal common ancestor, then a high rate of HGT is favourable. HGT leads to the rapid spread of new genes and allows the build-up of larger, fitter genomes than could be achieved by purely vertical inheritance. In contrast, if the gene loss rate is lower, as in modern prokaryotes, then HGT is, on average, unfavourable. CONCLUSIONS: Modern cells should therefore evolve to reduce HGT if they can, although the prevalence of independently replicating mobile elements and viruses may mean that cells cannot avoid HGT in practice. In the model, natural selection leads to gradual improvement of the replication accuracy and gradual decrease in the optimal rate of HGT. By clustering genomes based on gene content, we show that there are no separate lineages of organisms when the rate of HGT is high; however, as the rate of HGT decreases, a tree-like structure emerges with well-defined lineages. The model therefore passes through a Darwinian Threshold.
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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 | 0,001 | 0,003 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,002 |
| Communication savante | 0,002 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,002 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 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 ».