Температура — это реалистичное граничное условие для отбора гиперциклов и квазивидов, поскольку она изменяет точность репликации, а точность, в свою очередь, задаёт максимальную длину полинуклеотидов, которые могут сохраняться вопреки мутациям. В картине порога ошибок популяция может поддерживать длину генома L только если её точность на одно основание q достаточно высока; в противном случае порог ошибок преодолевается и информация теряется.

Точность, порог ошибок и длина

Пусть q — вероятность правильного копирования на одно основание, а 1 − q — частота ошибок на одно основание. Упрощённое соотношение порога ошибок имеет вид , где σ — селективное преимущество мастер-последовательности или гиперцикла. Это соотношение показывает, что обратно пропорциональна частоте ошибок: даже небольшое снижение точности резко сокращает максимальную поддерживаемую длину полинуклеотида.

Как входит температура

• Более высокая температура, как правило, снижает точность. Повышенная тепловая энергия способствует разделению цепей и увеличивает вероятность ошибок копирования, поэтому q имеет тенденцию к снижению по мере роста T .
• Более низкая точность сокращает . Поскольку ∝ 1/(1 − q), десятикратное увеличение частоты ошибок уменьшает поддерживаемую длину примерно на порядок при фиксированном σ.
• Более высокая точность допускает более длинные полинуклеотиды. Если температура достаточно умеренная для точного копирования, могут отбираться более длинные гены и более интегрированные функции гиперцикла.
• Температура также изменяет кинетику и стабильность дуплексов. Очень низкая температура может замедлять репликацию и чрезмерно стабилизировать дуплексы, ограничивая оборот; очень высокая температура может плавить дуплексы и обрушивать точность.

Совместные ограничения на информационную ёмкость гиперцикла

Таким образом, температура действует не через один канал. Жизнеспособный гиперцикл должен одновременно удовлетворять трём ограничениям: репликация должна быть достаточно быстрой для конкуренции, дуплексы должны быть достаточно стабильными для сохранения информации, а точность на одно основание должна быть достаточно высокой, чтобы удерживать выше требуемой длины генома. Результатом является промежуточное температурное окно. За его пределами либо кинетика, либо точность не выдерживают, и гиперцикл не может поддерживать более длинные полинуклеотиды, необходимые для структурно интегрированных функций.