長さ n のゲノムは、単一の誤り率だけに直面しているわけではない。有限の複製精度のもとでは、誤複製された位置のあらゆる組み合わせが、それぞれ異なる変異体を生み出す。ちょうど k 個の位置が誤っているとき、可能なk-誤り変異体の数は Nₖ = C(n, k)である。100文字のゲノムの場合、その数は 100 個の1-誤り変異体、 4,950 個の2-誤り変異体、そして 161,700 個の3-誤り変異体である。したがって変異体負荷は線形には増大せず、kに対して組合せ論的に増大する。

単一の成長ゲノムが脆弱である理由

成長し続けるゲノムは、マスター配列を維持しつつ、近傍の代替配列の爆発的増加を抑制しなければならない。nが増加するにつれて、小さなkに対する可能なk-誤り変異体の数は急速に増大する。位置あたりの誤り率が低く保たれていても、損傷を受けた変異体の集合全体が中心的制約となる。つまり選択は、組合せ論的に広がる雲全体が機能配列を置き換えないようにしなければならない。

情報戦略としての超循環的組織

超循環的組織は別の選択肢を提示する。すなわち、情報の負担をより短い単一変異体遺伝子に分散させ、それらを環状の触媒的連結によって統合するのである。短い単位は、各遺伝子が持つ位置が少なく、したがって可能なk-誤り変異体も少ないため、単位あたりの変異体負荷を減らす。そして環状連結により、選択は単一の長いゲノムではなく、より高次の単位として超循環に作用できる。したがって超循環的組織の必要性は、触媒的なものだけでなく情報的なものでもある。すなわち、変異の多様性をより高次のレベルで組織化するのである。

n個の遺伝子とNₖ個の利用可能なk-誤り変異体があるとき、変異体を遺伝子間に分配する方法の数は、n ≪ Nₖ のとき (Nₖ + n − 1 choose n) ≈ Nₖⁿ / n! で近似される。これは、より短い単位からなる集団が、単一の成長し続けるゲノムでは手に負えなくなるような多様性を管理できることを示している。