大气化学反应系统作为识别代谢中进化结构痕迹的零模型

新陈代谢是生物体复杂性背后的驱动力。表征其大规模结构的一个问题在于，很难知道应将其与什么进行比较。所有化学反应系统都由相同的物理规律塑造，这些规律赋予分子稳定性和反应亲和性。这些基本因素无法被基于随机化的标准零模型所捕捉。生物体代谢的独特性质在于，它在某种程度上受制于一个经历进化的酶促机制。在本文中，我们探讨了行星大气反应系统作为零模型的可能性，以此为基础来定义代谢结构并追踪进化的影响。我们发现，这两类数据可以通过各自的度分布加以区分。当考察反应网络（若反应涉及相同分子种类则彼此相连）的度分布时，这一点尤为明显。针对地球大气网络和人类代谢网络，我们更详细地探究了这一偏差的潜在解释。然而，我们无法确定造成差异的单一原因，而是存在若干并发因素。通过检查与代谢模块化功能组织相关的量，我们确认代谢网络比大气网络具有更复杂的模块化组织，但复杂程度并未高出许多。我们将代谢更为多样化的模块排列解释为进化功能性的痕迹。另一方面，这两类网络结构如此相似是相当引人注目的，这强调了分子化学性质的约束在塑造反应系统方面比自然选择具有更大的影响。