基因表达噪声加速生物振荡器的演化

基因表达是一个生化过程，其中随机的结合与解离事件自然地在基因动力学中产生涨落和细胞间变异性。这些涨落通常对正常的生物动力学和功能具有破坏性后果（例如生物振荡器中时序与同步的丧失）。在此，我们表明基因表达噪声反常地加速了生物振荡器的演化，因而可对生物体赋予益处。我们使用计算机模拟在不同基因表达噪声水平下演化两个生物振荡器的机制模型。我们首先表明，基因表达噪声在参数空间中无法在无噪声时振荡的区域诱导出类振荡动力学。我们随后证明，这些噪声诱导的振荡产生了一个适应度景观，其梯度稳健且迅速地通过突变引导演化走向稳健且自我维持的振荡。这些结果表明，噪声可通过揭示分岔点之外的隐秘动态表型，帮助动力系统演化或学习新行为。