온도는 현실적 경계 조건 하이퍼사이클 및 준종 선택에 대한 현실적 경계 조건입니다. 왜냐하면 온도는 복제 충실도를 변화시키고, 충실도는 다시 돌연변이에 맞서 유지될 수 있는 폴리뉴클레오티드의 최대 길이를 설정하기 때문입니다. 오류 임계값 그림에서, 집단은 게놈 길이를 유지할 수 있습니다 L 염기당 충실도가 q 충분히 높을 때만; 그렇지 않으면 오류 임계값을 넘어 정보가 손실됩니다.

충실도, 오류 임계값, 그리고 길이

다음이라고 하자 q 를 염기당 정확한 복제 확률, 1 − q 를 염기당 오류율이라고 하자. 단순화된 오류 임계값 관계는 이며, 여기서 σ는 마스터 서열 또는 하이퍼사이클의 선택적 이점입니다. 이 관계는 다음을 보여줍니다 는 오류율에 반비례합니다: 충실도의 완만한 손실조차도 최대 유지 가능한 폴리뉴클레오티드 길이를 급격히 단축시킵니다.

온도가 어떻게 작용하는가

• 더 높은 온도는 일반적으로 충실도를 낮춥니다. 증가된 열 에너지는 가닥 분리를 촉진하고 복제 오류 가능성을 높이므로, q 는 다음이 증가함에 따라 감소하는 경향이 있습니다 T 증가합니다.
• 낮은 충실도는 단축시킵니다 . 왜냐하면 ∝ 1/(1 − q), 오류율이 10배 증가하면 고정된 σ에 대해 유지 가능 길이가 대략 한 자릿수 감소합니다.
• 더 높은 충실도는 더 긴 폴리뉴클레오티드를 허용합니다. 온도가 복제를 정확하게 유지할 만큼 적당하다면, 더 긴 유전자와 더 통합된 하이퍼사이클 기능이 선택될 수 있습니다.
• 온도는 또한 동역학과 이중체 안정성도 변화시킵니다. 매우 낮은 온도는 복제를 느리게 하고 이중체를 과도하게 안정화시켜 회전율을 제한할 수 있습니다; 매우 높은 온도는 이중체를 녹이고 충실도를 붕괴시킬 수 있습니다.

하이퍼사이클 정보 용량에 대한 공동 제약

따라서 온도는 단일 경로를 통해 작용하지 않습니다. 생존 가능한 하이퍼사이클은 세 가지 제약을 동시에 충족해야 합니다: 복제는 경쟁할 만큼 충분히 빨라야 하고, 이중체는 정보를 유지할 만큼 충분히 안정적이어야 하며, 염기당 충실도는 다음을 유지할 만큼 충분히 높아야 합니다 를 요구되는 게놈 길이 이상으로 유지해야 합니다. 그 결과 중간 열 창이 나타납니다. 그 밖에서는 동역학이나 충실도 중 하나가 실패하고, 하이퍼사이클은 구조적으로 통합된 기능에 필요한 더 긴 폴리뉴클레오티드를 유지할 수 없습니다.