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発生・形態形成の設計図

  • 執筆者の写真: Yuki
    Yuki
  • 2月25日
  • 読了時間: 1分

生命が自分自身を最適化するための制御OSを方程式に置き換えると



生命OSの方程式


生命状態ベクトルを

x(t)\mathbf{x}(t)x(t)

(遺伝子発現量の集合)


小分子RNA群を

r(t)\mathbf{r}(t)r(t)

(制御信号)


環境入力を

e(t)\mathbf{e}(t)e(t)

とすると、


生体の状態変化は

dxdt=F(x,e)−G(r)x\frac{d\mathbf{x}}{dt} = \mathbf{F}(\mathbf{x},\mathbf{e}) - \mathbf{G}(\mathbf{r})\mathbf{x}dtdx​=F(x,e)−G(r)x



■ 各項の意味

F(x,e)→ 通常の遺伝子発現(環境応答含む)

G(r)x→ RNAiによる抑制項(標的遺伝子だけ減衰)

つまり

RNAi =「選択的減衰オペレーター」


生命の目的関数



生命は内部的に次を最小化するよう振る舞うと定式化できる


min⁡r(t)J=∫0T[∥x(t)−xopt∥2+λ∥r(t)∥2]dt\min_{\mathbf{r}(t)} J = \int_0^T \Big[ \|\mathbf{x}(t)-\mathbf{x}_{opt}\|^2 + \lambda \|\mathbf{r}(t)\|^2 \Big]dtr(t)min​J=∫0T​[∥x(t)−xopt​∥2+λ∥r(t)∥2]dt


生命は同時に

  • 理想状態に近づく(恒常性維持)

  • 無駄な制御を減らす(エネルギー節約)

を達成しようとする



つまりRNAiは

「必要最小限の抑制で最適状態を保つ制御器」

生命OSの方程式は


生命=動的系+最適化制御+選択的抑制



遺伝子ノックダウン
遺伝子ノックダウン

都市空間では


都市の有機的インフラ
都市の有機的インフラ

 


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