toyLIFE：研究基因型 - 表型映射多层次组织的计算框架

基因型 - 表型映射是我们理解生物体复杂性和适应性特性的基本对象，它同时决定了基因组的可塑性以及可能限制基因组获得进化创新的约束。目前尚无法对该映射中基因型与表型之间的关系进行详尽的实验表征。因此，人们提出并研究了几个模拟该映射的模型，从而识别出一些普遍特征：不同基因型对突变的鲁棒性不同，表型由数量广泛变化的基因型所代表，而简单的点突变似乎足以在保持表型的同时遍历基因型空间。然而，大多数现有模型仅解决映射的一个层次（RNA 或蛋白质中的序列和折叠结构；基因网络及其动力学吸引子；化学反应集及其进行分子催化的能力），因此许多相关问题无法得到解决。在此，我们引入 toyLIFE，这是一个基于简单基因组和相互作用规则的基因型 - 表型映射多层次模型，从中涌现出上层水平的复杂行为，即具有显著可塑性的基因调控网络和代谢。toyLIFE 是一个工具，允许研究不同层次如何耦合，特别是突变如何以及在何处影响表型，或者某些代谢物的存在如何决定 toyLIFE 基因调控网络的动力学。本贡献中展示的结果并未穷尽该模型的可能性。它可以很容易地推广以纳入通过改变基因组长度的突变或通过重组进行的进化，考虑基因复制或丢失，从而探索扩展基因型 - 表型映射的更多属性。