科学者たちは、数学の「純粋な」分野の重要な機能が、どのくらいの頻度で遺伝的突然変異が機能の変化につながるかを予測できることを発見しました。
いわゆる数値和関数によって提示されるこれらの規則は、タンパク質折りたたみ、コンピュータコーディング、および物理学の特定の磁気状態のいくつかの側面も制御する。
「私たちがやろうとしていることのいくつかは、自然界で観察されたこれらの多くの傾向の一般的な説明を見つけることです。マサチューセッツ工科大学。
すべての遺伝子型（与えられた遺伝子のDNA文字）には表現型または最終結果があります。 これは、新しいタンパク質または他の遺伝子セットを調節する遺伝子の場合の挙動である。 所与の遺伝子型は、表現型が変化する前に多くの突然変異を引き起こす可能性がある。 これらの中立的な突然変異の蓄積は進化が進行する主な方法です。
「私たちは、突然変異の実際の表現型がどれほど強力かを理解したい」 モハンティーは言った。 「強健性がかなり高いことが観察された」 つまり、DNAコードを構成する多くの「文字」または塩基対が出力される前に変更される可能性があります。
この堅牢性は遺伝学だけでなく物理学やコンピュータサイエンスなどの分野にも現れるため、Mohantyと彼の同僚はその根が可能なシーケンスの基本的な数学にあるかもしれないと疑いました。 彼らはこれらの可能なシーケンスをハイパーキューブとして知られている多くの次元のキューブとして想定し、可視化不可能なこのキューブの各点は可能な遺伝子型としてマークしました。 同じ表現型を持つ遺伝子型は最終的に一緒に集まらなければならないとMohantyは言いました。 問題は、そのクラスターがどのような形を形成するかでした。
答えは、正の整数の属性に関連する数学の領域である整数論で見つけることができることがわかりました。 突然変異に対する表現型の平均ロバスト性は、数値合計関数と呼ばれることによって定義されることがわかりました。 つまり、キューブの各遺伝子型を表す数値を追加すると、遺伝子型の平均ロバスト性に達する可能性があります。
Mohantyは、「特定の表現型にマッピングされる5つの遺伝子型があるとしましょう」と述べました。 たとえば、DNAの5文字のシーケンスにはそれぞれ異なる変異がありますが、すべて同じタンパク質をコードします。
この5つの配列を表すために使用される数字を加えると、その遺伝子型は表現型が変わる前にとることができる突然変異の平均数を知ることができると研究者たちは発見した。
これは第二の興味深い発見につながった。 グラフに示されているこれらの数字の合計は、フランスのデザート（素敵な成形プリンのように見える）の名前のフラクタル曲線であるブランマンジュ曲線を形成しました。
Mohantyは、フラクタル曲線で「曲線を拡大すると縮小されたものとまったく同じように見えます。継続的に無限に拡大でき、無限に拡大することができます。」とMohantyは言います。
こうした発見は、誤り訂正に関するいくつかの興味深い秘密を明らかにしたとMohantyは述べた。 たとえば、研究者が研究した自然システムは、デジタルメッセージやCDまたはDVDなどのデータストアを設定するときに人間とは異なるエラーを処理する傾向があります。 これらの技術的例では、全ての誤差は等しく扱われ、一方生物系は特定の配列を他の配列よりも保護する傾向がある。
Mohantyは、いくつかのリンチピン配列がある可能性があり、主要な遺伝子機能にもっと周辺の異なる配列がある可能性がある遺伝子配列の場合は驚くべきことではないと述べました。
Mohantyは、これらの中立突然変異の力学を理解することは、最終的に病気を予防するために重要であると述べた。 ウイルスと細菌は急速に進化し、その過程で多くの中立的な突然変異を蓄積します。 例えば、これらの病原体がすべてのプリンセスの間の有益な突然変異に上陸するのを防ぐ方法がある場合、研究者は例えば病原体がより感染性になるか、抗生物質に耐性がある能力を妨げる可能性があります。 。
研究者たちは7月26日に研究結果を発表しました。 王立学会インターフェースジャーナル。
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