抗噪鲁棒性的涌现：基因调控网络演化模型中的结构相变

我们研究了布尔网络在有利于抗噪鲁棒性的选择压力下的演化，以此作为演化遗传调控系统的模型。通过将演化过程映射到统计系综并最小化其相关的自由能，我们发现了随着选择压力增加而涌现的结构特性，并识别出一个从随机拓扑到“分离核心”结构的相变，在该结构中，一个更小且连接更紧密的节点子集负责网络中的大部分调控。这种分离结构在性质上与在基因调控网络中发现的情况非常相似，其中只有小得多的基因子集——那些负责转录因子的基因——负责全局调控。我们得到了演化过程作为选择压力和每个节点平均输入数函数的完整相图。我们将理论预测与演化网络的蒙特卡洛模拟以及酿酒酵母和大肠杆菌的经验数据进行了比较。