On the Advantages of Variable Length GRNs for the Evolution of Multicellular Developmental Systems
On the Advantages of Variable Length GRNs for the Evolution of Multicellular Developmental Systems
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可变长度 GRN 对多细胞发育系统进化的优势
DOI：
10.1109/tevc.2012.2185848
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发表时间：
2013
影响因子：
14.3
通讯作者：
Trefzer M
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Trefzer M
生物基因组经过了数百万年的进化，包括数千个基因，即使是最简单的生物体。然而，在自然界中，只有1-2%的基因对生物体的创造和维持起着积极的作用，而大多数基因都是进化的化石。这就提出了一个问题：为了有效地建立一个功能发育系统，是否需要相当多的（部分冗余的）基因，而在最终的系统中，后者的功能只需要一小部分。本文研究了基于变长基因调控网络（GRNs）构建人工发育系统（ads）的不同方法。使用进化算法（EA）对grn进行优化。对不同的可变长度表示和固定长度表示进行了比较。研究表明，尽管编码复杂度较高，但变长GRNs在优化过程中既可以减少计算量，又可以提高ADS的速度和紧凑性。这些结果也可能提高对如何有效地建立基于GRN的发育系统模型的理解。将所有实验的结果考虑在内，就有可能根据其复杂性对用作测试平台的不同模式进行总体排名。这个排名可能有助于比较相关的工作。此外，这允许对使用的ADS进行详细评估，并能够识别缺失的机制。
Biological genomes have evolved over a period of millions of years and comprise thousands of genes, even for the simplest organisms. However, in nature, only 1-2% of the genes play an active role in creating and maintaining the organism, while the majority are evolutionary fossils. This raises the question of whether a considerably larger number of (partly redundant) genes are required in order to effectively build a functional developmental system, of which, in the final system only a fraction is required for the latter to function. This paper investigates different approaches to creating artificial developmental systems (ADSs) based on variable length gene regulatory networks (GRNs). The GRNs are optimized using an evolutionary algorithm (EA). A comparison is made between the different variable length representations and fixed length representations. It is shown that variable length GRNs can achieve both reducing computational effort during optimization and increasing speed and compactness of the resulting ADS, despite the higher complexity of the encoding required. The results may also improve the understanding of how to effectively model GRN based developmental systems. Taking results of all experiments into account makes it possible to create an overall ranking of the different patterns used as a testbench in terms of their complexity. This ranking may aid to compare related work against. In addition, this allows a detailed assessment of the ADS used and enables the identification of missing mechanisms.
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DOI：
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发表时间：
2003
期刊：
影响因子：
--
作者：
O. Leyser;S. Day
通讯作者：
S. Day
DOI：
10.1109/cec.2001.934446
发表时间：
2001-05
期刊：
Proceedings of the 2001 Congress on Evolutionary Computation (IEEE Cat. No.01TH8546)
影响因子：
--
作者：
G. Hornby;J. Pollack
通讯作者：
G. Hornby;J. Pollack
多细胞发育研究的模拟试验台：形态发生的多种机制
DOI：
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发表时间：
2008
期刊：
影响因子：
--
作者：
K. Fleischer;A. Barr
通讯作者：
A. Barr
DOI：
10.1145/1389095.1389260
发表时间：
2008-07
期刊：
--
影响因子：
--
作者：
T. Steiner;Yaochu Jin;B. Sendhoff
通讯作者：
T. Steiner;Yaochu Jin;B. Sendhoff
适应、形态发生和自我修复的不断发展的发育程序
DOI：
--
发表时间：
2003
期刊：
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影响因子：
--
作者：
J. Miller
通讯作者：
J. Miller