发育层的能力改变人工胚胎形态发生模型中的进化动态

生物基因型并不直接编码表型；发育生理学是将基因组与选择所确定的能力分离的控制层。一个关键方面是能力（competency），因为细胞并非被动材料，而是具有复杂情境敏感能力的单细胞生物的后代。我们在最小人工胚胎学背景下使用进化模拟，探究不同程度上细胞能力对进化动态的影响。虚拟胚胎由细胞基因组提供的位置信息值单一轴组成，受进化周期作用，其中胚胎适应度与轴向梯度的单调性成正比。进化动态以两种模式评估：硬连线“镶嵌”发育（基因型直接编码表型），以及更真实的模式，即细胞在适应度函数评估前发生相互作用（“调节”发育）。即便关于改善其在胚胎中位置的最小能力，也导致进化搜索的更优表现。关键的是，我们观察到随着细胞能力掩盖基因组的原始适应度，表型适应度增益随后主要源于细胞发育问题解决能力的提升，而非结构基因组。这表明存在一种强大的棘轮机制：进化逐渐锁定于其能动基质智能的改进，对结构基因组的压力减小。进化将更多努力投入发育软件而非完善硬件的反馈循环，解释了如涡虫等物种中基因组与解剖结构令人困惑的背离，识别了随时间扩展智能的可能驱动，并暗示了在硅基与生物工程中构建新颖系统的策略。