误差 阈值 限制了一个单一稳定生长的基因组所能维持的信息量。复制从来不是精确的,因此每一轮复制都会在主序列周围形成一个 突变谱 ,包含单错、双错、三错及更高阶变体。在突变–选择平衡下,这个谱并非边缘性的麻烦:选择作用于整个有组织的分布——即 准物种 ——而不是作用于某一个特权分子。
击败单个基因组的是该谱的算术,它随基因组长度呈组合式增长。对于一个 100 个核苷酸的基因组:
一般形式:
由此得出三个推论。第一,突变体云相对于主序列本身极为庞大:随着基因组长度或突变率上升,突变体云压倒主拷贝,误差阈值被穿越,所编码的信息被降解。第二,单一稳定生长的基因组无法整合这种多样性——其复制子相互竞争,更快或更短的变体胜过主序列,而作用于单个分子的选择没有机制将整个突变体集合作为一个稳定单元维系在一起。
超循环组织增添了什么
超循环组织通过催化性相互依赖将不同基因连接起来,从而解决了这个问题。每个基因的产物催化下一个成员的复制,闭合循环 I1 → I2 → … →
- 循环耦合:催化依赖将独立的竞争者转化为一个合作网络,因此任何单一的快速变体都无法简单地接管种群。
- 分布式功能:信息分布在多个成员之间,因此一定程度的突变变异可以被吸收,而不会导致整合信息的立即崩溃。
- 更高层次的选择单元:循环——而非单个复制子——成为其生长和繁殖决定生存的对象。
解决方案的局限
整合并非无限。超循环本身也具有误差阈值,并且容易受到寄生成员的侵害,这些寄生成员利用循环而不贡献催化。因此,超循环组织是重新定位并划分信息问题,而不是消除它。
检验你的推理
如果一个提出的网络声称能容纳远超单个基因组的信息,请用两个问题来审视它:该网络是否有自己的误差阈值,以及寄生成员能否入侵它?任一问题的答案为“是”都意味着增益是有限的,而非无限的。
