原核基因组中功能与进化类别的联合标度律

我们提出并研究了一个考虑基因及其组成结构域生物学角色的基因组进化类别扩张/创新/丢失模型。在我们的模型中，不同功能类别中的基因数量相互耦合。例如，基因组中代谢酶数量的增加通常伴随着调控这些酶的新转录因子的添加。这种耦合可以被视为基因组组成的比例“配方”，类似于“每个蛋黄加一勺糖”。该模型共同再现了两个已知的经验定律：家族大小的分布以及某些功能类别（如转录因子）中基因数量随基因组大小的非线性标度。此外，它使我们能够推导出表征这两个标度律的指数之间的新关系，从而在进化类别和功能类别之间建立了直接的定量联系。该模型预测，那些随基因组大小增长快于线性的功能类别，其家族大小分布将比平均水平更平坦。这一关系通过我们对原核基因组的生物信息学分析得到证实。这证明了功能类和进化类的联合定量趋势可以通过具有比例配方的进化增长来理解。