In nature's math, freedoms are fundamental

在科学领域，当你构建一个模型时，其参数决定了预测结果。但当不同的参数集产生相同的预测时，该如何处理？无论将1/2称为2/4还是3/6——结果总是一致的。在物理学中，此类参数集被称为规范自由度。它们在我们理解电磁学和量子力学的过程中起着关键作用。令人惊讶的是，在计算生物学中尝试模拟不同突变如何相互作用时，规范自由度同样会出现。

如今，冷泉港实验室（CSHL）的定量生物学家们为生物序列模型中的规范自由度建立了统一理论。他们的解决方案可能带来无数应用，从植物育种到药物开发。

诚然，大多数人从未听说过规范自由度。那么它们有多普遍？冷泉港实验室副教授贾斯汀·金尼（与戴维·麦坎德利斯副教授共同领导本研究）表示，在用于描述海量遗传数据集的计算机模型中，它们几乎无处不在。

"规范自由度在解释生物序列运作机制的计算模型中普遍存在，"金尼指出，"历史上它们一直被当作恼人的技术细节处理。我们是首个对其进行直接研究的团队，旨在深入理解其来源及应对方法。"

迄今为止，计算生物学家一直采用各种临时方法来处理规范自由度。金尼、麦坎德利斯及其团队正寻求更优解决方案。他们共同开发了统一方法，其新的数学理论提供了可适用于各类生物应用的高效公式。这些公式将使科学家能更快速、更自信地解读研究成果。

研究者们还发表了配套论文，揭示了这些规范自由度的根本来源。事实证明，模型需要它们来反映真实生物序列的对称性。或许反直觉的是，要使生物模型表现出简单直观的行为，就需要它们变得更大更复杂。"我们证明了规范自由度对于解读特定基因序列的作用是必要的，"麦坎德利斯补充道。

综合来看，这些研究有力表明，金尼和麦坎德利斯的统一方法不仅是解决理论问题的新策略，更可能成为未来农业、药物研发及其他领域取得突破的基础。