It is assumed that at the early stage of cell evolution its translation machinery was characterized by high noise, i.e. ambiguous assignment of codons to amino acids in the genetic code, which initially encoded only few amino acids. Next, during its evolution new amino acids were added to this code. Taking into account this facts, we investigated theoretical models of genetic code’s structure, which evolved from a set of ambiguous codons assignments into a coding system with a low level of uncertainty. We considered three types of translational inaccuracies assuming a different number of fixed codon positions. We applied a modified version of evolutionary algorithm for finding the genetic codes that the most effectively reduced the initial uncertainty in the assignment of codons to encoded labels, i.e. amino acids and a stop translation signal. We examined codes with the number of labels from four to 22. Our results indicated that the quality of genetic code structure is strongly dependent on the number of encoded labels as well as the type of translational mechanism. The more strict assignments of codon to the labels was preferred by the codes encoding more number of labels. The results showed that a smaller degeneracy of codes evolved from a more tolerant coding with the stepwise addition of coded amino acids to the genetic code. The distribution of codon groups in the standard genetic code corresponds well to the translation model assuming two fixed codon positions, whereas the six-codon groups can be relics form previous stages of evolution when the code characterized by a greater uncertainty.

假设在细胞进化的早期阶段，其翻译机制的特点是高噪声，即遗传密码中的氨基酸密码子分配不明确，最初只编码少数氨基酸。接下来，在其进化过程中，新的氨基酸被添加到该代码中。考虑到这一事实，我们研究了遗传密码结构的理论模型，该模型从一组模棱两可的密码子分配演变为具有低不确定性的编码系统。假设固定密码子位置的数量不同，我们考虑了三种类型的翻译不准确。我们应用进化算法的修改版本来寻找最有效地减少密码子分配给编码标签（即氨基酸和停止翻译信号）的初始不确定性的遗传密码。我们检查了标签数量从 4 到 22 的代码。我们的结果表明，遗传密码结构的质量在很大程度上取决于编码标签的数量以及翻译机制的类型。编码更多标签的代码更喜欢对标签进行更严格的密码子分配。结果表明，随着将编码氨基酸逐步添加到遗传密码中，更小的密码简并性从更宽容的编码演变而来。标准遗传密码中密码子组的分布很好地对应于假设两个固定密码子位置的翻译模型，而当密码以更大的不确定性为特征时，六密码子组可以是进化的先前阶段的遗物。我们的结果表明，遗传密码结构的质量很大程度上取决于编码标签的数量以及翻译机制的类型。编码更多标签的代码更喜欢对标签进行更严格的密码子分配。结果表明，随着将编码氨基酸逐步添加到遗传密码中，更小的密码简并性从更宽容的编码演变而来。标准遗传密码中密码子组的分布很好地对应于假设两个固定密码子位置的翻译模型，而当密码以更大的不确定性为特征时，六密码子组可以是进化的先前阶段的遗物。我们的结果表明，遗传密码结构的质量很大程度上取决于编码标签的数量以及翻译机制的类型。编码更多标签的代码更喜欢对标签进行更严格的密码子分配。结果表明，随着将编码氨基酸逐步添加到遗传密码中，更小的密码简并性从更宽容的编码演变而来。标准遗传密码中密码子组的分布很好地对应于假设两个固定密码子位置的翻译模型，而当密码以更大的不确定性为特征时，六密码子组可以是进化的先前阶段的遗物。编码更多标签的代码更喜欢对标签进行更严格的密码子分配。结果表明，随着将编码氨基酸逐步添加到遗传密码中，更小的密码简并性从更宽容的编码演变而来。标准遗传密码中密码子组的分布很好地对应于假设两个固定密码子位置的翻译模型，而当密码以更大的不确定性为特征时，六密码子组可以是进化的先前阶段的遗物。编码更多标签的代码更喜欢对标签进行更严格的密码子分配。结果表明，随着将编码氨基酸逐步添加到遗传密码中，更小的密码简并性从更宽容的编码演变而来。标准遗传密码中密码子组的分布很好地对应于假设两个固定密码子位置的翻译模型，而当密码以更大的不确定性为特征时，六密码子组可以是进化的先前阶段的遗物。