ハイパーサイクル理論において、 自己複製 とは、分子単位が自らの配列情報を担う新しいコピーの合成を指令することを意味します。複製の化学反応は正確ではないため、 変異 は複製に外部から課される偶発的な事故ではなく、複製機構そのものに組み込まれています。その結果、エラーの蓄積が遺伝を浸食する前に、単一の複製単位が確実に維持できる配列情報量には厳しい上限が存在します。

自己複製：自らの配列を複製する単位

自己複製テンプレートは自らの複製のための指示として機能します。単位の配列が読み取られ、同じ情報を担う新しい分子を組み立てるために用いられます。これが分子レベルで遺伝を可能にするものであり、ハイパーサイクル論の出発点です。

変異は本質的であり、偶発的ではない

すべての複製事象は誤ったモノマーを挿入する非ゼロの確率を伴います。これらのエラーは、それ以外は完全なプロセスの上に重ねられたノイズではなく、 遺伝性変異体 であり、プロセスそのものによって生み出されます。したがって変異は、複製が起こるたびに自動的に選択の原材料を供給します。

忠実度は有限であり、長さがそれをより厳しくする

1塩基あたりのエラー率 μ のもとで、単一の複製事象がエラーなしである確率はおおよそ であり、これは L 個の情報部位からなる配列に対して成り立ちます。1塩基ごとの確率が掛け合わされるため、Q は 指数関数的に L の増加とともに低下します。短い複製子は依然として多くの正確な子孫を生み出しますが、より長い複製子はほとんどが変異したコピーを生み出します。正確な複製は確率的であり、決して保証されるものではありません。

単一単位の制約：エラー閾値

同じ計算が任意の単一複製子を制限します。機能配列がそのエラーコピーに対して選択上の優位性 σ で有利であるなら、単一の単位が維持できる最長の情報はおよそ の程度です。この長さ以下では、選択はまだ機能配列を保持できますが、それを超えると、エラーコピーが選択が除去できるよりも速く生成され、機能配列は失われ、単位はもはやその情報を保持できません。これが、単一の自己複製実体では不十分であり、複数を触媒サイクルに結合することが必要となる理由です。

中心的トレードオフ

忠実度と変異は相反する方向に引っ張り合います。忠実度を高めると機能配列は保持されますが、システムから遺伝性変異が枯渇します。忠実度を下げると変異は供給されますが、複製子はエラー閾値と機能喪失へと押しやられます。複製の化学反応の中にこの緊張を解消するものは何もなく、より高次の組織化がこれを受け入れなければなりません。