一个 自催化复制子 可以从单个模板拷贝起步:只要有一个分子存在,它就能指导自身的合成并实现扩增。而 超循环 则不同。它是一个由相互依赖的复制子构成的闭合循环:每个成员都通过另一个成员的催化活性获得扩增或支持,而 闭合性 至关重要。这就产生了 成核问题。
由于超循环要求循环中的每一个成员都存在并建立功能上的连接,因此单个突变基因——即使具有催化活性——也无法建立超循环。循环仍处于开放状态。孤立的复制或催化并不能形成定义超循环的相互依赖网络。
随机性与组合性障碍
成核还需要 足够的初始量 循环的所有成员。否则,随机丢失、稀释和分解会在闭合循环的增长速度超过其组成部分衰变速度之前,就清除了这些组分。因此,从单一复制子到超循环的转变具有阈值特性或协同性:不完整的循环和不完整的集合可能无法表现出超循环增长。
突变体组合学使起步更加困难。对于长度为
基于这些原因,超循环更可能是通过突变和选择,从富含 GC 的准物种逐步成核而来,而非从单个模板或单个突变基因从头组装而成。
关键区别
自催化扩增单个模板;而超循环组织需要一个由相互依赖的模板构成的闭合网络。单个突变体可以具有催化活性,却仍无法成核形成超循环。
