研究人員進行的依賴性、相關(guān)系數(shù)等分析。
美國研究人員提出物理學(xué)的進化主要內(nèi)容，自然進化的可能性與不可能性可以用理論化學(xué)學(xué)的模型和估算結(jié)果來解釋。從理論上講，所有生物體每位細胞中的每種物理成份都可以獨立于其他成份改變，即具有高維性。但是，進化并不能形成所有可能的結(jié)果。研究人員注意到，生物雖然總被限制于一個低維度上：基本預(yù)制構(gòu)件互相關(guān)聯(lián)。比如假如A降低，B總是減小。東京學(xué)院復(fù)雜系統(tǒng)生物學(xué)研究中心的理論生物學(xué)專家院長說：“細菌有成千上萬種蛋白質(zhì)。這種蛋白質(zhì)可能是不同環(huán)境中的成千上萬個維度點。但是，不考慮環(huán)境的前提下物理學(xué)的進化主要內(nèi)容，我們觀察到的變化符合一維曲線或低維度表面。”
為了解釋這些低維度性，研究人員簡化了自然世界，以適應(yīng)理想化的數(shù)學(xué)模型，并在生物復(fù)雜性中找尋物理結(jié)構(gòu)。常年以來，研究人員仍然使用統(tǒng)計數(shù)學(xué)模型描述個別材料從非磁性狀態(tài)到磁性狀態(tài)的轉(zhuǎn)變。這種模型使用了磁極載流子電子的簡化表示。假如載流子是對齊的，載流子集合顯示出有序和磁性排列。而當載流子不再對齊，還會出現(xiàn)向無序非磁性態(tài)的轉(zhuǎn)變。在研究人員建立的生物學(xué)模型中，一個基因可以是活躍的，也可以是不活躍的。論文作者、統(tǒng)計物理研究所副院長Ayaka說：“我們將同樣的方式應(yīng)用到這個實驗中，觀察了從無序高維狀態(tài)到有序低維狀態(tài)所需的條件。”
背景噪聲（固有不可預(yù)測性）是這類統(tǒng)計數(shù)學(xué)模型的基本組成部份。它既可能是幾乎不存在的，也可能是十分明顯的。對于活的生物體來說，噪聲代表了微小的環(huán)境變化，這種變化可以改變基因的抒發(fā)方法，甚至在擁有相同基因的生物體之間也會造成不同的基因抒發(fā)模式，比如胞胎或則克隆飼養(yǎng)的動物。
在研究人員的物理模型中，通過改變環(huán)境噪聲的大小，可以改變進化復(fù)雜性的維度數(shù)。計算機模擬了數(shù)百個基因在低水平環(huán)境噪聲下的進化，發(fā)覺基因抒發(fā)在沒有組織變化的情況下會出現(xiàn)特別多種類的變化。據(jù)悉，在高水平環(huán)境噪聲下的模擬進化也造成基因抒發(fā)出現(xiàn)隨機變化的高變異性。說：“極端噪聲條件下的生物都不適宜進化——它們會因不能應(yīng)對環(huán)境變化而滅絕。”而當噪聲水平適中時，計算機模擬得出了“基因抒發(fā)變化依循一維曲線模型”的結(jié)果，與現(xiàn)實情況一致。說：“在適當?shù)沫h(huán)境噪聲水平中，可以進化出既強壯、又對環(huán)境敏感的生物。”
編譯：德克斯特審稿：alone責(zé)編：張夢
