La selezione può conservare un messaggio solo se la replicazione copia quel messaggio con sufficiente accuratezza. La soglia di errore trasforma questa intuizione in un criterio netto: separa un regime in cui una quasi-specie rimane localizzata attorno alla sua sequenza master da un regime in cui la pressione mutazionale delocalizza completamente l'informazione immagazzinata.
Fedeltà dell'intera sequenza, non fedeltà per base
è la probabilità di copiare correttamente l'intera sequenza di lunghezza m in un ciclo di replicazione. In presenza di errori indipendenti per sito, essa si fattorizza come , dove q è la fedeltà per sito. - Poiché la fedeltà si moltiplica tra i siti, essa diminuisce esponenzialmente con la lunghezza. Questo singolo fatto è all'origine del limite informativo.
La condizione di soglia
- La sequenza master viene mantenuta solo se
−1, dove è la superiorità selettiva della sequenza master rispetto alla sua nube di mutanti. - A
il sistema è marginale; al di sotto, la selezione non riesce più a sostenere la sequenza master contro il degrado mutazionale. - Una soglia non banale richiede
. Una maggiore superiorità selettiva consente una fedeltà inferiore oppure sequenze mantenibili più lunghe.
Due regimi
- Al di sotto della soglia di errore
: la quasi-specie rimane localizzata attorno alla sequenza master e l'informazione viene conservata. - Al di sopra della soglia di errore
: la nube di mutanti si delocalizza — la catastrofe di errore — e il contenuto informativo va perduto.
Il limite informativo
Ponendo
L'informazione mantenibile cresce quindi solo logaritmicamente con il vantaggio selettivo, mentre risponde in modo inverso al tasso di errore per sito. Raddoppiare
Esempio svolto
Con
