ハイパーサイクル統合とは、独立に複製する分子間の、機能的かつ非共有結合的な協力関係である。競合する単位を、1つの大きなゲノムに連結することなく、より高次の複製システムへと結合する。この区別が重要であるのは、単一の長いゲノムが誤差閾値に直面するためだ。複製精度が低い場合、変異負荷は組合せ的に増大する。100サイトの配列では、1エラー変異体が100個、2エラー変異体が4,950個、3エラー変異体が161,700個存在する。こうした数値は、1つのゲノムが着実に成長することがいかに高コストであるか、そして結合した小さな単位が初期には有利になり得る理由を示している。
ハイパーサイクルでは、各単位が次の単位を触媒的に助け、閉じたループを形成する。各単位は短いままでいられるため、誤差閾値を下回り続けることができ、自身の変異体に対して進化を続けられる。変異は別々の単位間に分散したままであり、触媒的相互依存が集合的な機能を提供する。したがって単位は、それぞれの変異体クラウドに対して競争力を保ち、特定の情報を単一の長いゲノムに埋没させることなく保持する。
しかしハイパーサイクル的組織には限界がある。第一に、寄生体に脆弱である。すなわち、触媒的支援を受け取りながら何も貢献しない利己的複製子である。協力的統合は自動的に安定するわけではない。第二に、機能的結合は完全な構造的統合ではない。別々の単位は協調して複製され、遺伝されなければならず、化学量論、分離、および共同機能の問題を生じさせる。これらの限界が、のちの統合ゲノムおよび細胞的組織への移行を促すのである。
利点と限界
- 非共有結合的統合： 競合する分子を連結することなく結合させる；以下に対する閾値関係を回避または先延ばしにする：
低い精度では、1つのゲノムが着実に成長することを不可能にするものである。 - 進化可能性の保持： 各単位は自身の変異体に対して競争力を保ち、さらに進化できる；変異は別々の単位間に分散したままである。
- 集合的機能： 触媒的相互依存が多数の小さな準種／変異体クラウドを調整する。
- 寄生体への脆弱性： 利己的複製子は貢献せずに支援を受け取ることができるため、協力は自動的に安定するわけではない。
- 不完全な構造的統一： 別々の単位は協調した複製と遺伝を必要とし、化学量論、分離、共同機能の問題を生じさせる。
したがって、ハイパーサイクル統合は進化的な中間段階としては有利であるが、長期的な解決策としては限界がある。のちの統合は、競争力を保ちつつ、精度と
ハイパーサイクル統合2つのパネルの比較。左：機能的に結合した短い触媒的複製子単位のサイクルで、各単位は独自の変異体クラウドを持つ；ラベルは連結なし、単位が誤差閾値を下回り続けること、寄生体への脆弱性を示す。右：単一の遺伝単位としての1つの共有結合で連結されたゲノムで、誤差閾値に制約され、高い精度を必要とする。中央の矢印は、ハイパーサイクル的組織の利点と限界が構造的統合を促すことを示している。
