Survival of the sparsest: robust gene networks are parsimonious.
Survival of the sparsest: robust gene networks are parsimonious.
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DOI：
10.1038/msb.2008.52
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发表时间：
2008
影响因子：
9.9
通讯作者：
Leclerc, Robert D.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Leclerc, Robert D.
生物基因网络似乎在面对突变、随机性以及环境变化时具有动态稳健性，并且似乎是稀疏连接的。然而，通过计算模型进行的研究表明，更密集的基因网络在动态稳健性方面比更稀疏的网络更强。我们通过表明在人工网络中关于如何衡量稳健性的错误假设无意中忽视了网络复杂性的成本，从而解决了这一差异。我们表明，当考虑到复杂性的成本时，稳健性意味着一种简约的网络结构，即稀疏连接且不过于复杂；并且当网络拓扑结构可以自由进化时，选择将有利于稀疏网络。因为一个稳健的遗传系统对于复杂表型的适应性进化是必要的，所以维持节俭的网络复杂性很可能是生物组织的一个关键设计约束。
Biological gene networks appear to be dynamically robust to mutation, stochasticity, and changes in the environment and also appear to be sparsely connected. Studies with computational models, however, have suggested that denser gene networks evolve to be more dynamically robust than sparser networks. We resolve this discrepancy by showing that misassumptions about how to measure robustness in artificial networks have inadvertently discounted the costs of network complexity. We show that when the costs of complexity are taken into account, that robustness implies a parsimonious network structure that is sparsely connected and not unnecessarily complex; and that selection will favor sparse networks when network topology is free to evolve. Because a robust system of heredity is necessary for the adaptive evolution of complex phenotypes, the maintenance of frugal network complexity is likely a crucial design constraint that underlies biological organization.
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