3
統合への道筋
HYC-1979Lesson 9: Have, Translation, Will
00:00

競合する分子複製子の統合には、根本的な制約がつきまとう。すなわち誤り閾値(エラー・スレッシュホールド)である。複数の遺伝子を1つのゲノムに連結するなどして作られた単一の長い複製単位は、複製サイクルごとに蓄積する変異が多すぎる。変異率が閾値を超えるとマスター配列は失われ、その単位にコードされた特定の情報は劣化してしまう。したがって、統合は単に1つの長い分子を作ることでは達成できない。統合された単位は、自身の変異体分布に対して選択可能であり続けなければならない。

競合する分子を統合する際に、次に示す閾値関係に違反することなく実現するための3つの代替的な道筋が提唱されている。 。

  • ハイパーサイクル的結合:遺伝子は閉じた触媒サイクルを通じて連結され、各遺伝子の複製は他の遺伝子の産物に依存する。これによりハイパーサイクルレベルでの選択単位が生まれるが、寄生変異体に対して脆弱であり、触媒的閉環が必要となる。
  • 翻訳を介した結合:遺伝子は機能的に活性なタンパク質(例えば複製酵素や合成酵素)をコードし、それらが複製や翻訳を触媒する。これにより分業が可能となり、単一のRNAゲノムよりも多くの情報を統合できるが、コード装置を必要とし、忠実性の制約を受ける。
  • 区画化:協調的な遺伝子が共通の区画(プロトセル)に封じ込められるため、選択は区画全体に作用する。これにより統合が安定化し、寄生体による搾取を抑制できるが、境界の維持、確率的效果、協調的な複製の制約が導入される。

これらの道筋は相互排他的ではない。初期の進化では、ハイパーサイクル的組織化、翻訳、区画化を組み合わせて統合ゲノムを獲得した可能性がある。共通の制約は、どの道筋であっても誤り閾値の範囲内にとどまり、変異体の負荷を管理しなければならないという点である。統合は単なる物理的結合ではなく、選択の問題なのである。

統合への道筋単純な連結による1つの長いゲノム化は誤り閾値によって禁じられる競合する複製子をいかに統合するか1つの長い単位に連結することなく1. ハイパーサイクル的結合閉じた触媒サイクル各遺伝子が他の遺伝子に依存2. 翻訳を介した結合遺伝子が活性タンパク質をコード複製酵素、合成酵素3. 区画化プロトセル内の協調的遺伝子選択は全体に作用制約:寄生体、触媒的閉環制約:コードの忠実性、装置、誤り閾値制約:膜、確率的揺らぎ、分裂3つの道筋すべてに共通する制約変異体に対して競争力を保つ · 誤り閾値の範囲内にとどまる統合は選択の問題であり、単なる物理的結合ではない3つの道筋は相互排他的ではない。