Dans la théorie de l'hypercycle, l'autoreproduction désigne le fait qu'une unité moléculaire dirige la synthèse de nouvelles copies portant sa propre information de séquence. La chimie de la copie n'étant pas exacte, la mutation n'est pas un accident externe imposé à la réplication : elle est intégrée au mécanisme de copie lui-même. Il en résulte un plafond rigide sur la quantité d'information de séquence qu'une unité réplicative unique peut maintenir de manière fiable avant que l'accumulation d'erreurs n'érode l'hérédité.

Autoreproduction : une unité qui copie sa propre séquence

Un gabarit autoréplicatif agit comme une instruction pour sa propre duplication : la séquence de l'unité est lue et utilisée pour assembler une nouvelle molécule portant la même information. C'est ce qui rend possible l'hérédité au niveau moléculaire, et c'est le point de départ de l'argument de l'hypercycle.

La mutation est intrinsèque, non accidentelle

Chaque événement de copie présente une probabilité non nulle d'insérer le mauvais monomère. Ces erreurs ne constituent pas un bruit superposé à un processus par ailleurs parfait : elles sont des variants héréditaires générés par le processus lui-même. La mutation fournit donc automatiquement la matière première de la sélection, chaque fois qu'une réplication se produit.

La fidélité est finie — et la longueur la rend plus sévère

Avec un taux d'erreur par base μ, la probabilité qu'un événement de copie unique soit sans erreur est approximativement pour une séquence de L positions informatives. Comme les probabilités par base se multiplient, Q chute exponentiellement à mesure que L croît : un réplicateur court produit encore de nombreuses descendances exactes, tandis qu'un plus long produit majoritairement des copies mutées. La reproduction exacte est probabiliste et jamais garantie.

La contrainte de l'unité unique : un seuil d'erreur

La même arithmétique limite tout réplicateur pris isolément. Si la séquence fonctionnelle est favorisée par la sélection avec un avantage σ sur ses copies erronées, la plus longue information qu'une unité unique peut maintenir est de l'ordre de . En dessous de cette longueur, la sélection peut encore conserver la séquence fonctionnelle ; au-delà, les copies erronées sont produites plus vite que la sélection ne peut les éliminer, la séquence fonctionnelle est perdue et l'unité ne peut plus retenir son information. C'est pourquoi une seule entité autoréplicative ne suffit pas, et pourquoi leur couplage en un cycle catalytique devient nécessaire.

Le compromis central

Fidélité et variation tirent dans des directions opposées. Augmenter la fidélité préserve la séquence fonctionnelle mais prive le système de variation héréditaire ; diminuer la fidélité fournit de la variation mais pousse le réplicateur vers le seuil d'erreur et la perte de fonction. Rien dans la chimie de la copie ne lève cette tension : l'organisation à un niveau supérieur doit s'y accommoder.