초순환 이론은 자주 혼동되지만 전혀 다른 역할을 하는 세 가지 분자적 양상을 구분합니다: 단순 촉매 순환은(는) 흐름(flux)을 생성하며, 자기촉매 단위은(는) 자기증폭을 생성하고, 그리고 자기복제 주형은(는) 유전 가능한 서열 복사본을 생성합니다. 초순환은 이 세 가지 행동을 동시에 필요로 하며, 이들을 혼동하면 화학적으로 뒷받침될 수 없는 주장이 나옵니다. 예컨대 단순히 반응을 촉진할 뿐인 촉매를 마치 스스로를 재생산하는 것처럼 취급하는 경우입니다.

1. 단순 촉매 순환: 자기증폭 없는 결합된 흐름

촉매 순환은 하나 이상의 촉매를 사용하여 기질을 생성물로 전환합니다. 중요한 것은 이 순환이 산출하지 않는 것 입니다. 바로 촉매 자체입니다. 촉매는 재사용되지만 순환의 필수 산물로서 재생산되지 않으므로 외부에서 공급되거나 다른 과정을 통해 재생성되어야 합니다. 이러한 순환은 정상 상태 흐름과 결합된 반응 네트워크를 쉽게 형성하지만 본질적으로 자기증폭적이지는 않습니다. 촉매가 희석되거나 분해되면 순환이 지속적으로 공급되지 않는 한 그 농도는 감소합니다. 효소의 전환율과, 반응에 의해 재생성되지 않으면서 기질 전환을 촉진하는 리보자임은 모두 이 양상의 예입니다.

2. 자기촉매 단위: 단위 자체에 대한 양성 피드백

자기촉매 단위는 자신의 형성을 촉매하는 생성물을 만들어내므로, 정의적 특징은 단위 자체의 생성에 대한 양성 피드백입니다. 이는 자기증폭을 낳고 전구체가 남아 있는 동안 지수적 성장을 뒷받침할 수 있습니다. 자기촉매는 직접적인 경우, 즉 분자가 자신의 합성을 촉매하는 경우이거나, 집단적인 경우, 즉 분자 집합이 서로를 상호 촉매하는 경우일 수 있습니다. 결정적으로, 자기촉매만으로는 충실한 서열 복사를 보장하지 못합니다. 단위는 정해진 서열을 전달하지 않고도 증폭될 수 있으므로 자기증폭은 유전과 같지 않습니다.

3. 자기복제 주형: 서열 정보의 복사

자기복제 주형은 자신을 주형으로 사용하여 상보 가닥의 합성을 이끕니다. 즉각적인 산물이 동일한 복사본이 아니라 상보체이므로, 원래 서열을 재생성하려면 일반적으로 상보 가닥이 주형 역할을 하는 두 번째 회전이 필요합니다. 따라서 주형 복제는 촉매 순환과 기제적으로 구별됩니다. 주형 지향 중합은 서열 정보를 복사하고, 촉매 순환은 기질을 변환하며, 자기촉매 고리는 생성물을 증폭합니다. 오직 주형 양상만이 복사 충실도와 오류 역치에 의해 길이가 제한되는 정보를 운반합니다.

초순환에서 이 구분이 중요한 이유

이 세 가지 양상은 초순환 조직의 구성 요소입니다. 촉매 순환은 구성 요소 간의 기능적 결합을 제공하고, 자기촉매 단위는 성장을 제공하며, 주형은 오류 역치 이하로 유지되어야 하는 유전 정보를 제공합니다. 원시적 번역 장치는 단 하나의 짧은 자기복제 단위만으로는 조립될 수 없습니다. 결합, 성장 그리고 정보의 통합이 필요하며, 바로 이것이 초순환이 자연적 자기조직화의 단위로 제안되는 이유입니다.

경계에 대한 주의

실제 분자 시스템에서 이 범주들은 서로 겹칩니다. 주형이 촉매 활성을 함께 지닐 수도 있고, 자기촉매 집합이 주형 지향 단계를 포함할 수도 있습니다. 이 구분은 분석적인 것, 즉 주어진 단계가 어떤 기여를 하는지 지정하는 방식이며, 상호 배타적인 자연적 종류에 대한 주장이 아닙니다.