Естественные примеры функций XOR на клеточном уровне

Мы часто можем думать о клетках как о цепи на макромолекулах и можем показать, что они могут точно и надежно выполнять такие функции , как$\text{MAJ}(x_1,...,x_n)$(возвращаться$1$если больше половины$x_1,...,x_n$является$1$а также$0$иначе) в естественных условиях (Cardell & Csikász-Nagy, 2012).

Не все функции одинаковы.$\text{XOR}(x,y)$это логическая функция, которая$1$если ровно один из$x$или же$y$является$1$а также$0$иначе (т.е. если$x = y$). Это часто обобщается на четность (или нечетность) функции с несколькими входами как$\text{ODD}(x_1,...,x_n)$который возвращает$1$если нечетное количество$x_1,...,x_n$является$1$. Обратите внимание, что это внешне похоже на$\text{MAJ}$но считает в базе 2, что, как можно было бы ожидать, будет проще, скажем, для конечных автоматов.

Однако в некотором смысле эта чувствительность значительно усложняет функцию до такой степени, что Валиант (2009) пишет :

[Паритет] кажется биологически неестественным. Именно это и предсказывает наша теория, утверждающая, что эволюция не может основываться на эволюционируемости [класс функций, к которому принадлежит четность]

Синтетические биологи в какой-то степени соглашались с Tamsir et al. (2011), написав, что тесно связанный XNOR (т.е.$\text{XNOR}(x,y) = 1 - \text{XOR}(x,y)$) реализовать эмпирически невозможно. Однако они оказались ошибочными , когда Bonnet et al. (2012) внедрили XNOR среди многих других амплифицирующих вентилей, используя структуру и процесс транскрипции. К сожалению, это пример из синтетической биологии, и я очень хочу изучить те (если они есть), которые встречаются в природе.

Существуют ли какие-либо примеры XOR или связанных с ними ворот, реализованных (без участия человека) на клеточном уровне? Существуют ли какие-либо естественные молекулярные пути, которые вычисляют что-то похожее на четность? (т.е. что-то похожее на результат большинства, но для более «чувствительной» функции) Меня в первую очередь интересуют эмпирические демонстрации, но я бы удовлетворился теоретическими примерами, привлекательными для биологов (т.е. не чем-то чисто комп. -системы или что-то в этом роде).

использованная литература

Боннет Дж., Инь П., Ортис М.Е., Субсонторн П. и Энди Д. (2013). Усиление генетических логических ворот. Science , 340(6132): 599-603. PMID: 23539178

Карделли Л. и Чикас-Надь А. (2012). Переключатель клеточного цикла вычисляет приблизительное большинство. Научные отчеты , 2: 656. PMID: 22977731

Тамсир, А., Табор, Дж. Дж., и Фойгт, Калифорния (2011). Надежные многоклеточные вычисления с использованием генетически закодированных вентилей НЕ-ИЛИ и химических проводов. Природа , 469(7329), 212-215.

Valiant, LG (2009) Возможность развития. Журнал ACM , 56(1): 3-22.