2
O Jogo da Evolução de Frases e o Limiar de Erro
HYC-1979Lesson 3: Error Threshold and Early Replicative Units
00:00

No jogo da evolução de frases, uma frase com significado representa um biopolímero funcional. O seu significado depende da ordem exata das letras, pelo que os erros de cópia atuam como mutações que normalmente destroem a função. Considere que a frase tem comprimento ν e que q é a fidelidade de cópia por letra. A probabilidade de uma cópia completa estar isenta de erros é . Aumentar o comprimento ou reduzir a fidelidade torna, por isso, a herança exata exponencialmente menos provável.

A seleção entra através da vantagem seletiva σ: a aptidão da frase com significado em relação à sua nuvem de mutantes. Para as moléculas, σ é a maior taxa de replicação, catalítica ou de sobrevivência da sequência correta em comparação com os seus mutantes. O jogo pergunta se a seleção consegue manter a sequência com significado ao longo das gerações ou se os mutantes prevalecem.

A condição de limiar de erro para informação estável é . Para taxas de erro por letra pequenas (1 − q), isto é aproximadamente . Se a desigualdade falhar, a população sofre uma catástrofe de erro: deslocaliza-se da sequência funcional e dissolve-se numa nuvem de mutantes.

O limiar de erro e o destino de uma sequência com significadoqν σ > 1 preserva a frase mestra; qν σ < 1 causa catástrofe de erroq = fidelidade por letraν = comprimento da fraseσ = vantagem seletivaAcima do limiar: qν σ > 1Abaixo do limiar: qν σ < 1Sequência mestrasignificado intactoCópia com significadoCópia com significadoCópia com significadoCópia com significadoCópia com significadoCópia com significadoMensagem preservadaA nuvem de mutantes mantém-se pequena.MutanteMutanteMutantenuvem de mutantesCatástrofe de erroA mensagem dissolve-se numa nuvem de mutantes.Sequência mestrasignificado intacto

Exemplo resolvido

Se uma frase com significado tiver letras, , e , então . A mensagem está abaixo do limiar e perde-se. Encurtar para dá , pelo que a frase com significado pode ser mantida.

Pressupostos e refinamentos

O jogo básico pressupõe erros uniformes independentes, uma única sequência mestra, organização constante e significado de tudo-ou-nada. As redes neutras, a recombinação, a compartimentação e o acoplamento hipercíclico podem alterar o limiar efetivo. Aumentar σ prolonga o comprimento sustentável apenas logaritmicamente, pelo que uma elevada fidelidade é essencial para genomas longos.

Objetivo de aprendizagem
Explicar como o jogo da evolução de frases testa o limiar de erro para informação estável.
Nota complementar
O jogo liga o limiar de erro abstrato da quase-espécie aos limites de informação molecular. Fornece também uma restrição que a organização hipercíclica tem de respeitar ou atenuar.