題:
重組後DNA仍如何工作?
zooby
2018-03-11 23:15:11 UTC
view on stackexchange narkive permalink

如果您使用了兩個計算機程序並從每個程序中隨機交換了一些程序。結果是行不通的。只會是垃圾。如果您讀兩本小說並隨意交換章節,結果也將是垃圾。

比起DNA(無限複雜),DNA是如何組合的,它來自父親,有些來自母親,但它仍然可以以某種方式起作用?

簡單的例子?

實際上,如果程序設置正確,可以通過隨機交換程序位來創建計算機程序員,這稱為遺傳編程https://en.wikipedia.org/wiki/Genetic_programming
DNA無限複雜到底如何?它只有4個字符的字母?您可能會爭辯說,它在某些特定方面更加複雜,但實際上並沒有那麼複雜,更不用說無限了。
@Thijser。是的,但就我所知,遺傳編程從未如此有效。
@orangedog計算機程序(對於計算機POV)具有2個字母的字母。認為它無限複雜的說法是謬論,但字母表中的信號數量並不表示複雜性。
@OrangeDog儘管您可能會說所有基因都是獨立的,並產生不同的蛋白質。所有的蛋白質必須協同工作。它編碼的系統(即人)是一個非常複雜的互連繫統,我想您會同意的。
-1
@Mindwin是的,我知道,這就是為什麼我問Zooby認為他們正在使用什麼措施
@zooby實際上,我可以通過幾種方法來思考DNA明顯更簡單的地方(就目前的理解而言)。例如,基因在染色體上出現的順序通常並不重要,您通常可以用無意義的垃圾填充它們。唯一直接的複雜性是反饋循環,其中某些基因表達影響其他基因表達的蛋白質,但是您可以編寫一個執行相同操作的計算機程序(動態重寫其自身的執行或“機器學習”),同樣將很難理解它將要做什麼。
您也可以在計算機程序中隨意處理。例如,某些語言允許您以任意順序定義函數和類。您還可以填充無用的垃圾(只要語法正確即可),例如定義沒人會使用的函數,或執行5 + 5計算而不將值存儲在任何地方。
如果您是計算機程序員,[此頁面上有關DNA的計算機類比](https://ds9a.nl/amazing-dna/)可能會為您提供一些啟發。
例如,同源重組就像在同一本書的不同版本之間交換章節一樣。仍然有意義。
我投票結束這個問題是因為題外話,因為它基於這樣的錯誤前提:DNA與計算機程序具有可比性。
五 答案:
Remi.b
2018-03-11 23:24:33 UTC
view on stackexchange narkive permalink

必須始終小心,不要將類比延伸到無法承受的程度,但是自從您開始進行這些類比以來,我將繼續研究它們,並解釋您在它們的表示法中犯的小錯誤。這兩本書並沒有你想的那麼不同。您不會將湯姆叔叔的小屋的開頭與哈利·波特的結尾粘貼在一起,而只是將哈利·波特的另一個哈利·波特的結尾粘貼在一起,其中拉文克勞改名為鷹爪。

而且,與書籍不同,整個染色體沒有從頭到尾的閱讀框架。沿染色體只有隨機排列的基因。現實情況是,放置實際上並不是那麼隨機,但是假設它可以讓您了解為什麼重組兩個染色體並最終得到仍能正常工作的染色體通常會很好。

對於計算機程序打個比方,就像在同一項目的分支之間交換文件一樣(感謝@IronSean的評論)。

但是我不明白的是,如果基因編碼蛋白質,那麼,如果您擁有不同的基因,蛋白質仍然可以協同工作呢?好吧,我猜想那些基因會很快消失,除非它們與所有其他蛋白質都能很好地結合在一起。
是的,選擇的工作是確保僅保留具有表型效應的等位基因在其他基因的作用中充分整合。同樣,儘管存在一定程度的相互依賴性,但這並不意味著您不能僅僅修改事物。實際上,您通常可以在一個生物體中添加一個新基因,而該生物體就可以很好地發揮作用。我們可能比您一開始的設想更有彈性。
嗯..我猜這就是為什麼大多數動物都有相同的基本佈局的原因,因為這很難改變,而眼睛的顏色很容易改變而不會影響太多其他事物。聽起來我們越複雜,發展就越困難。
我們不要忘記,即使受精成功(卵子和精子合併),許多胚胎也會因基因組不兼容而死亡。
@Thawn很好。那會“淘汰”許多不成功的組合。
在計算機程序示例中,更準確地說是在同一項目的分支之間交換文件,而不是隨機混合和匹配代碼行。在大多數情況下,在分支之間交換某些文件不會破壞整個程序。
@IronSean很好。我找不到計算機程序的良好比喻。您提供的是完美的,我已在帖子中添加了它。
同樣重要的是,與您可能會看到的大多數計算機代碼示例不同,DNA不是按順序執行,而是全部並行執行。只要您的DNA完整地包含單個蛋白質的完整字符串,在染色體上的什麼位置都沒關係。對於某些基因,您的基因組中可能有多個拷貝,丟失或獲得一個拷貝可能只會產生較小的影響,例如使狗的鼻子變短或變長。
同時,這也增加了書籍的書本感,就像圖書館一樣,您可以在其中交換,添加或刪除書籍。乍一看,它並沒有太大變化,但是從本質上來說,它可以改變書籍的結構(順序),並且作為圖書館,您需要所有“重要”的寫作作品才能使其正常工作。
user40949
2018-03-12 05:34:58 UTC
view on stackexchange narkive permalink

同源DNA重組不會在DNA的任意兩位可以交換位置的意義上隨機交換部分。從可能會或可能不會發生的意義上講,DNA重組是隨機的。實際上,DNA同源重組是高度特異性的,它的特異性是通過將目標基因與其他物質交換而成為研究諸如酵母等生物體遺傳學的絕佳工具。

在您的姊妹染色單體之間進行減數分裂重組的示例中,可以在不同等位基因之間交換DNA。等位基因是編碼具有相同一般功能的蛋白質的基因,但是在序列上具有一定的變異性,從而賦予它們稍微不同的特性。之所以只在等位基因之間發生,是因為同源重組需要同源性區域,在實驗室實驗中,它的長度可能為20至40個鹼基對,而出現20個鹼基對序列的可能性很小在基因組中的其他任何地方都可以找到它,這就是為什麼您不會混亂混合併匹配您建議的基因的原因。

非常有趣-擴展軟件的類比聽起來與補丁/差異的工作原理非常相似。在用更新版本交換的代碼段的前後,它們也需要相同的部分。
這裡的等位基因定義有點誤導。等位基因是[基因座](https://en.wikipedia.org/wiki/Locus_(genetics))的變體。人們最常將基因位點視為基因,但事實並非一定如此。諸如“僅在等位基因之間發生”之類的句子有點誤導。最好說“它僅在可變區域之間發生”。另外,為了避免讀者誤導,除了多態性以外,還有其他一些因素會影響重組率的變化。
另一個軟件的類比可能是像帶某個程序具有數百個共享庫依賴項,然後將某些庫版本與在整個軟件的不同版本中使用的版本隨機交換一樣。它可能使某些事情開始崩潰,或者使您在最新版本中開始看到的神秘錯誤消失。 ;-)
kubanczyk
2018-03-13 13:56:29 UTC
view on stackexchange narkive permalink

您能舉一個簡單示例嗎?

是。母親是Android OS的整個代碼庫,其啟動時具有深藍色背景,並且初始語言設置為英語(美國)。

父親是Andoroid OS的整個代碼庫,其啟動時具有深綠色背景,並且初始語言設置為英語(英國)。

除了它們的代碼庫是完全相同的行到行。重組:每條代碼行都有機會交換到同一位置的代碼行。

孩子可能有深綠色的背景和英語(美國),並且會正常工作。

您嚴重高估了人類之間的差異。 (您有偏見,因為 you 是人類。)任何單個物種都是一組幾乎相同的個體。如果代碼庫不是完全相同,那麼是的,無論是在編程方面還是在生物學上,結果都是垃圾。

兔子和螞蟻被認為是不同的物種,並不是因為它們的外觀不同,而是因為它們的結構完全相同。但是因為重組後的代碼庫根本不起作用

(另一件事-幾代人的代碼庫都演變了使它們成為“編程模式”對重組過程中通常發生的故障的容忍度要高得多。這是一種非常防禦性的程序設計,確實很醜陋,幾乎是人類無法閱讀或理解的。)

我還要補充一點,大部分代碼都是已失效且無法運行的函數。因此,如果觸發器發生在它們中(它們構成了文件的大部分),則工作功能將保持不變。
Bob Tway
2018-03-12 14:25:01 UTC
view on stackexchange narkive permalink

英語有26個字母,可以將其以不限長度的長度重新排列,從而具有巨大的可變性。根據《牛津英語詞典》,當前使用的單詞約為170,000個。

編程語言非常鬆散地基於人類語言結構。儘管“單詞”的池要小得多,但是它們在程序員可以自由創建單詞或函數名稱的意義上也是開放式的。按照他們被設計為可以工作的順序進行操作,您將變得胡言亂語。

儘管DNA可以被理解為一種語言,但它比其他示例要簡單得多。它有四個字母,所有單詞的長度均為3個字母。這樣一來,您最多只能輸入64個字。實際上,自然界只使用其中的21個詞,並且內置了許多冗餘。

DNA意義上的“書”是單個基因。基因的長度差異很大,但平均約為480個“單詞”。儘管確實需要順序讀取一本書中的DNA,但不需要讀取染色體或基因組中的所有“書”。只要按順序閱讀每本“書”,就可以單獨閱讀“書”本身,並且仍然有意義。

因此:所有重組需要做的是確保組合發生在兩本“書”,一切都會正常。如上面@ user40949所述,有一些過程可以確保在“書”之間的特定區域內確實發生重組。即使沒有,失敗也只會使單個“書”失效。

也許通過使基因=段落,染色體=章節和基因組=書籍可以改善類比?
@JCRM之所以使用book = gene,是因為OP專門比較了關於重新整理一本書的意義。您不能重新排列基因並使它有意義,但是您可以在染色體上重新排列基因並使它們仍然可讀,前提是不存在多個閱讀框。
您是完全正確的,在我回答完之後,我已經忘記了確切的問題。
kael
2018-03-13 01:19:03 UTC
view on stackexchange narkive permalink

基因組結構,基因結構和人類文化結構是相當可塑性的,當其中的一部分混亂時,通常存在某個地方的多餘容量,可以保持系統正常運行。

  1. 如果基因重組事件最終導致一個不再發揮其原始功能的基因,那就是通常情況下,有機體將有另一種生存方式。沒有工作基因,它甚至可能更適合(總是在特定情況下)。非功能基因可以世代獲得新功能(通過進一步重組或突變)。 [在我的論文中,我們證明了許多基因在特定環境中會降低適應性 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23990803]

  2. 您絕對可以“重新排列基因”,無論如何一些基因,並使其有意義。一個例子:許多基因可以“循環排列”,蛋白質的起點(N端)可以移到各個位置。 [我在那做的文章: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/12149462]

  3. ol>


該問答將自動從英語翻譯而來。原始內容可在stackexchange上找到,我們感謝它分發的cc by-sa 3.0許可。
Loading...