科学・技術
細胞計算のエネルギーコスト(2012年)
The Energetic Costs of Cellular Computation (2012) (arxiv.org)
要約
この論文は、細胞が環境の手がかりに応答して行う計算、特に化学配位子の濃度を決定するプロセスにおけるエネルギーコストを定量的に分析しています。研究によると、外部濃度を学習するには詳細な平衡の打破とエネルギー消費が必要であり、より多くの学習にはより多くのエネルギーが必要であることが示されています。これは、資源の乏しい環境で機能する細胞ネットワークの設計における重要な制約となる可能性が示唆されています。
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定量的生物学 > 分子ネットワーク
arXiv:1203.5426 (q-bio) [2012年3月24日提出 (v1), 最終改訂 2012年4月10日 (このバージョン, v3)]
タイトル:細胞計算のエネルギーコスト
著者:Pankaj Mehta, David J. Schwab
Pankaj MehtaとDavid J. Schwabによる「細胞計算のエネルギーコスト」というタイトルの論文のPDFを表示
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要旨:
細胞はしばしば環境の手がかりに応答して計算を行います。簡単な例は、BergとPurcellが最初に検討した、周囲の媒体中の化学配位子の濃度を決定するという古典的な問題です。一般的な理論的根拠(Landauerの原理)から、そのような計算には細胞がエネルギーを消費する必要があると予想されます。ここでは、Berg-Purcell戦略のノイズの多いバージョンを実装する単純な2成分細胞ネットワークの配位子濃度の計算におけるエネルギーコストを明示的に計算します。外部濃度を学習するには詳細な平衡の打破とエネルギー消費が必要であり、より多くの学習にはより多くのエネルギーが必要であることを示します。私たちの計算は、細胞計算のエネルギーコストが、細菌の胞子発芽ネットワークのような資源の乏しい環境で機能するように設計されたネットワークの重要な制約となる可能性があることを示唆しています。
コメント:9ページ(付録含む);4図;v3はさらに多くの誤字を修正しました
件名:分子ネットワーク (q-bio.MN); 統計力学 (cond-mat.stat-mech)
引用形式:arXiv:1203.5426 [q-bio.MN] (またはこのバージョンについてはarXiv:1203.5426v3 [q-bio.MN])
https://doi.org/10.48550/arXiv.1203.5426
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arXiv発行DOI (DataCite経由)
関連DOI:https://doi.org/10.1073/pnas.1207814109
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投稿履歴
From: Pankaj Mehta [メールを表示]
[v1] Sat, 24 Mar 2012 15:52:10 UTC (652 KB)
[v2] Wed, 4 Apr 2012 14:21:24 UTC (652 KB)
[v3] Tue, 10 Apr 2012 16:26:01 UTC (652 KB)
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