基因型-表型映射的结构强烈约束非编码RNA的进化

中性突变的普遍性意味着生物系统通常具有比表型多得多的基因型。但是，基因型在表型上的分布方式能否决定进化结果呢？回答此类问题很困难，因为基因型的数量可能超天文数字般巨大。通过求解长达 $L=126$ 个核苷酸的系统的RNA二级结构的基因型-表型（GP）映射（此时所有可能RNA链的总质量将超过可见宇宙的质量），我们表明GP映射强烈约束了非编码RNA（ncRNA）的进化。对基因型进行简单随机采样，能以惊人的准确度预测自然存在的ncRNA中发现的诸如突变稳健性或每个二级结构的茎数等特性的分布。由于我们忽略了自然选择，这种与映射极其密切的对应表明，尽管遗传空间极其巨大，但允许功能性的结构很容易被发现。该映射极度偏倚：大多数基因型映射到所有生物物理上可能结构的形态空间中指数级小的部分。这种强约束为诸如锤头状核酶等结构的趋同进化提供了非适应性的解释。这些结果呈现了一个尤为清晰的例子，说明变异到达的偏倚强烈地塑造了进化结果，并可能与Mayr在进化生物学中区分近因与终极原因相关。