활자 유전학에서의 자가 증식자 생성

Abstract

생명의 근원에 대한 연구는 인공 생명의 중요한 주제 중의 하나이지만, 이 연구에 필요한 분자의 수가 무한하기 때문에 양자 화학(quantum chemistry)를 이용한 실제 연구에서는 실현이 불가능하다. 따라서 간단한 분자와 반작용의 모델이 필요하게 되었다. 활자 유전학(typogenetics)은 생명의 근원을 연구하기 위해 DNA 분자와 엔자임 그리고 다른 기본 요소들을 단순화시킨 형식상의 시스템이다. 활자 유전학에서의 자가 증식자(autoreplicator)는 인공 생명의 범주 안에서 설명되고 이해되는 것으로서 자기 자신이 촉매제가 되어 자가 증식을 하는 가설상의 고분자(macromolecule)이다. 크바스니카(Kvasnicka)등은 유전자 알고리즘(genetic algorithm)을 사용하여 자가 증식자를 구성하는 방법을 연구하였으며, 이중 나선으로 구성된 고분자가 얼마나 자가 증식자에 가까운가를 나타내주는 적합도(fitness)를 부여하는 방식을 사용하였다. 또한 더블렛(doublet)으로 구분하는 고정된 엔자임 규칙을 사용하였으며 두 문자열의 상이함을 나타내기 위하여 해밍거리(Hamming distance)를 사용하였다. 본 연구에서는 해밍거리 대신에 레벤쉬타인 거리(Levenshtein distance)를 사용하여, 자가 증식자의 발현 빈도를 향상시켰다. 엔자임의 기능에 대해서는 실제의 생명체들에서 세 개의 염기가 하나의 아미노산을 코딩하는 것과 마찬가지로, 더블렛 대신에 트리플렛이 하나의 엔자임을 나타내도록 설정하였다. 또한 하나의 트리플렛이 나타내는 엔자임의 기능을 고정시키지 않고 다양하게 변화시켜 봄으로서, 자가 증식자는 다양한 환경에서 자연 발생할 수 있음을 보였다.