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Enregistrement W2140139413 · doi:10.1186/1745-6150-4-16

A four-column theory for the origin of the genetic code: tracing the evolutionary pathways that gave rise to an optimized code

2009· article· en· W2140139413 sur OpenAlexafffund
Paul G. Higgs

Notice bibliographique

RevueBiology Direct · 2009
Typearticle
Langueen
DomaineBiochemistry, Genetics and Molecular Biology
ThématiqueRNA and protein synthesis mechanisms
Établissements canadiensMcMaster University
Organismes subventionnairesCanada Research ChairsAspen Center for Physics
Mots-clésGenetic codeAmino acidCode (set theory)BiologyGeneticsComputer scienceProgramming language

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

BACKGROUND: The arrangement of the amino acids in the genetic code is such that neighbouring codons are assigned to amino acids with similar physical properties. Hence, the effects of translational error are minimized with respect to randomly reshuffled codes. Further inspection reveals that it is amino acids in the same column of the code (i.e. same second base) that are similar, whereas those in the same row show no particular similarity. We propose a 'four-column' theory for the origin of the code that explains how the action of selection during the build-up of the code leads to a final code that has the observed properties. RESULTS: The theory makes the following propositions. (i) The earliest amino acids in the code were those that are easiest to synthesize non-biologically, namely Gly, Ala, Asp, Glu and Val. (ii) These amino acids are assigned to codons with G at first position. Therefore the first code may have used only these codons. (iii) The code rapidly developed into a four-column code where all codons in the same column coded for the same amino acid: NUN = Val, NCN = Ala, NAN = Asp and/or Glu, and NGN = Gly. (iv) Later amino acids were added sequentially to the code by a process of subdivision of codon blocks in which a subset of the codons assigned to an early amino acid were reassigned to a later amino acid. (v) Later amino acids were added into positions formerly occupied by amino acids with similar properties because this can occur with minimal disruption to the proteins already encoded by the earlier code. As a result, the properties of the amino acids in the final code retain a four-column pattern that is a relic of the earliest stages of code evolution. CONCLUSION: The driving force during this process is not the minimization of translational error, but positive selection for the increased diversity and functionality of the proteins that can be made with a larger amino acid alphabet. Nevertheless, the code that results is one in which translational error is minimized. We define a cost function with which we can compare the fitness of codes with varying numbers of amino acids, and a barrier function, which measures the change in cost immediately after addition of a new amino acid. We show that the barrier is positive if an amino acid is added into a column with dissimilar properties, but negative if an amino acid is added into a column with similar physical properties. Thus, natural selection favours the assignment of amino acids to the positions that they occupy in the final code.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,003
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Théorique ou conceptuel · Signal consensuel: Théorique ou conceptuel
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,003
Score d'incertitude au seuil0,015

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,003
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0010,003
Communication savante0,0010,003
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0030,001

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.

Tête enseignante Opus0,033
Tête enseignante GPT0,269
Écart entre enseignants0,236 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeThéorique ou conceptuel
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations152
Publié2009
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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