La temperatura è una condizione al contorno realistica per la selezione di ipercicli e quasi-specie, poiché modifica la fedeltà di replicazione, e la fedeltà a sua volta determina la lunghezza massima dei polinucleotidi che possono essere mantenuti contro le mutazioni. Nel quadro della soglia d'errore, una popolazione può sostenere una lunghezza del genoma L solo se la sua fedeltà per base q è sufficientemente elevata; in caso contrario, la soglia d'errore viene superata e l'informazione va persa.

Fedeltà, Soglia d'Errore e Lunghezza

Sia q la probabilità di copiatura corretta per base e 1 − q il tasso d'errore per base. Una relazione semplificata della soglia d'errore è , dove σ è il vantaggio selettivo della sequenza master o dell'iperciclo. Questa relazione mostra che è inversamente proporzionale al tasso d'errore: anche una modesta perdita di fedeltà riduce drasticamente la lunghezza massima sostenibile dei polinucleotidi.

Come Entra in Gioco la Temperatura

• Temperature più elevate generalmente riducono la fedeltà. L'aumento dell'energia termica favorisce la separazione dei filamenti e aumenta la probabilità di errori di copiatura, quindi q tende a diminuire all'aumentare di T .
• Una fedeltà inferiore accorcia . Poiché ∝ 1/(1 − q), un aumento di dieci volte del tasso d'errore riduce la lunghezza sostenibile di circa un ordine di grandezza per un σ fisso.
• Una fedeltà superiore consente polinucleotidi più lunghi. Se la temperatura è sufficientemente moderata da mantenere accurata la copiatura, possono essere selezionati geni più lunghi e funzioni di iperciclo più integrate.
• La temperatura modifica anche la cinetica e la stabilità dei duplex. Temperature molto basse possono rallentare la replicazione e stabilizzare eccessivamente i duplex, limitando il turnover; temperature molto elevate possono fondere i duplex e far crollare la fedeltà.

Vincoli Congiunti sulla Capacità Informazionale dell'Iperciclo

La temperatura dunque non agisce attraverso un singolo canale. Un iperciclo vitale deve soddisfare contemporaneamente tre vincoli: la replicazione deve essere abbastanza rapida da competere, i duplex devono essere abbastanza stabili da conservare l'informazione, e la fedeltà per base deve essere abbastanza elevata da mantenere al di sopra della lunghezza del genoma richiesta. Il risultato è una finestra termica intermedia. Al di fuori di essa, o la cinetica o la fedeltà vengono meno, e l'iperciclo non può mantenere i polinucleotidi più lunghi necessari per funzioni strutturalmente integrate.