IV.5. Необходимость возникновения гиперциклов

Цель этой работы состоит в том, чтобы показать, во-первых, что скачок в молекулярной эволюции, по-видимому, был вызван интеграцией нескольких самовоспроизводящихся единиц в кооперативную систему, и, во-вторых, что механизм, способный обеспечить такую интеграцию, мог принадлежать только к классу гиперциклов. К этому выводу можно прийти путем следующих рассуждений.

Информационное содержание первых репродуктивных единиц было ограничено нуклеотидами. Для построения системы трансляции требовалось несколько таких единиц, имеющих сходные функции, но разные специфичности. Указанная система могла возникнуть из одного квазивида, но эквивалентные партнеры должны были эволюционировать одновременно. Этого нельзя было достичь ни посредством сочленения их в одну самовоспроизводящуюся единицу большего размера (из-за порога ошибок), ни путем компартментации (из-за сильной конкуренции между эквивалентными самовоспроизводящимися единицами внутри компартмента). Необходимо было образование функциональных связей между всеми самовоспроизводящимися единицами, имеющими следующие свойства:

1. Связь должна все-таки допускать конкуренцию каждой самовоспроизводящейся единицы с ее ошибочными копиями — иначе эти единицы не смогли бы сохранять свою информацию.

2. Связь должна «выключать» конкуренцию между теми самовоспроизводящимися единицами, которые интегрируются в новую функциональную систему, и допускать их кооперацию.

3. Интегрированная функциональная система должна быть способной успешно конкурировать с любой другой, менее эффективной системой или единицей.

Таблица 4 (см. скан) Основные этапы накопления информации в дарвиновских системах

Эти три условия можно выполнить только путем установления циклической связи между самовоспроизводящимися единицами — другими словами, функциональная связь между автономными

самовоспроизводящимися единицами сама должна иметь самоусиливающуюся циклическую природу — иначе их суммарное информационное содержание не сможет сохраняться. Итак, гиперциклическая организация, по-видимому, является необходимой предпосылкой для нуклеации интегрированных самовоспроизводящихся систем с большим информационным содержанием, чем требовалось для возникновения трансляции. Это утверждение следует из того, что будет показано в последующих разделах при более детальном анализе систем со связями.

Если нас спросят, в чем состоит особенность гиперциклов, мы ответим: «Они являются аналогами дарвиновских систем на следующем, более высоком уровне организации». Дарвиновское поведение — это основа для генерирования информации. Его предпосылкой является интеграция самовоспроизводящихся символов в самовоспроизводящиеся единицы, способные предохранять себя от накопления ошибок. То же требование сохраняется для интеграции самовоспроизводящихся и селективно устойчивых единиц в следующую, более высокую форму организации, чтобы в результате снова возникло селективно устойчивое поведение. Только циклическая связь — эквивалент автокаталитического усиления на данном уровне (см. разд. II) — способна привести к этой цели.

Результаты разд. IV суммированы в табл. 4, иллюстрирующей основные этапы накопления информации в дарвиновских системах, которым способствовали различные в отношении накопления механизмы воспроизведения. Эта таблица окажется полезной для обсуждения модели непрерывной эволюции от отдельных молекул до интегрированных клеточных систем, которая рассматривается в части В,