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Genomic Perplexity and the Evolution of Context-Dependent Function
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AI
DOI：10.1093/molbev/msag041.png)
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摘要
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选择作用于基因功能的基本原理通常隐含地假定该功能是固定且内在的。然而，泛基因组学、合成生物学和全基因组关联研究的实证证据一致表明，生物体功能具有高度语境依赖性，即使在核心基因中，其功能也会因基因组背景和细胞状态的不同而变化。通过与现代大型语言模型（LLMs）进行概念类比，我提出基因组与LLMs类似，并非编码固定功能，而是对功能和表型结果的概率分布进行编码。该框架在概念上将上位性与转换器风格的“注意力机制”进行类比，表明基因组背景会对远处遗传元素的影響进行加权。我还引入了基因组困惑度的概念——作为遗传元素在其宿主背景中统计意外性和不相容性的信息论度量。我证明了困惑度可作为量化已知与种间基因流（例如水平基因转移（HGT）和基因渗入）相关的适应度成本的指标，其中新基因代表一个高困惑度的token。这一视角将基因组适配性的长期观察形式化，并为预测附属基因的整合潜力以及指导合成生物学和进化建模的未来研究提供了可检验的框架。
Keyword:
Genomic Perplexity
Context-Dependent Function
Epistasis
Gene Integration
Synthetic Biology
期刊
IF:
5.3
论文数:
8.4K
被引数:
6.6W
机构
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