Ein autokatalytischer Satz ist eine Sammlung von Entitäten, von denen jede katalytisch durch andere Entitäten innerhalb des Satzes geschaffen, solch werden kann, dass als Ganzes der Satz im Stande ist, seine eigene Produktion zu katalysieren. Auf diese Weise, wie man sagt, ist der Satz als Ganzes autokatalytisch. Autokatalytische Sätze wurden in Bezug auf molekulare Entitäten ursprünglich und am konkretesten definiert, aber sind mehr kürzlich zur Studie von Systemen in der Soziologie und Volkswirtschaft metaphorisch erweitert worden.

Autokatalytische Sätze sind auch in der Lage, sich zu wiederholen, wenn sie einzeln in zwei physisch getrennte Räume gespalten werden. Computermodelle illustrieren, dass Spalt autokatalytische Sätze alle Reaktionen des ursprünglichen Satzes in jeder Hälfte viel wie zellularer mitosis wieder hervorbringen wird. Tatsächlich, mit den Grundsätzen der Autokatalyse, kann ein kleiner Metabolismus sich mit sehr wenig hoher Organisation wiederholen. Dieses Eigentum besteht darin, warum Autokatalyse ein Wettbewerber als der foundational Mechanismus für die komplizierte Evolution ist.

Vor Watson und Muskelkrampf haben Biologen autokatalytische Sätze auf die Weise gedacht Metabolismus fungiert im Prinzip, d. h. ein Protein hilft, ein anderes Protein und so weiter zu synthetisieren. Nach der Entdeckung der doppelten Spirale wurde der Hauptlehrsatz der molekularen Biologie formuliert, der ist, dass DNA zur RNS abgeschrieben wird, die zum Protein übersetzt wird. Wie man glaubt, ist die molekulare Struktur der DNA und RNS, sowie des Metabolismus, der ihre Fortpflanzung aufrechterhält, zu kompliziert, um spontan in einem Schritt von einer Suppe der Chemie entstanden zu sein.

Mehrere Modelle des Ursprungs des Lebens basieren auf dem Begriff, dass Leben durch die Entwicklung eines anfänglichen molekularen autokatalytischen Satzes entstanden sein kann, der sich mit der Zeit entwickelt hat. Die meisten dieser Modelle, die aus den Studien von komplizierten Systemen erschienen sind, sagen voraus, dass Leben nicht aus einem Molekül mit jedem besonderen Charakterzug (wie das Selbstwiederholen der RNS), aber von einem autokatalytischen Satz entstanden ist. Die erste empirische Unterstützung ist aus Lincoln und Joyce gekommen, der autokatalytische Sätze erhalten hat, in denen "zwei [RNS] Enzyme jede Synthese eines anderen von insgesamt vier Teilsubstraten katalysieren." Außerdem hat ein Entwicklungsprozess, der mit einer Bevölkerung dieser Selbstwiederholangaben begonnen hat, eine durch recombinant Wiederholangaben beherrschte Bevölkerung nachgegeben.

Modernes Leben hat die Charakterzüge eines autokatalytischen Satzes, da kein besonderes Molekül, noch jede Klasse von Molekülen, im Stande sind, sich zu wiederholen. Es gibt mehrere Modelle, die auf autokatalytischen Sätzen, einschließlich derjenigen von Stuart Kauffman und anderen gestützt sind.

Formelle Definition

In Anbetracht eines Satzes M von Molekülen können chemische Reaktionen als Paare r = (A, B) von Teilmengen von der M grob definiert werden.

+ +... + ein  b + b +... + b

Lassen Sie R der Satz von zulässigen Reaktionen sein. Ein Paar (M, R) ist ein Reaktionssystem (RS).

Ein Molekül M  Ein  B einer Reaktion r ist ein Katalysator dieser Reaktion.

Ein RS ist autokatalytisch, wenn alle Katalysatoren für alle seine Reaktionen in der M sind.

Die obengenannte Definition ist nicht genügend, um Abhängigkeit von Außenmitteln oder Nährstoffen zu beschreiben.

Das kann durch einen Verschluss über eine Erzeugen-Teilmenge der M formuliert werden.

Formell zeigt Kl. (S) die kleinste Teilmenge Y von der M an, die S solch das für jede Reaktion (A, B) enthält

EIN  S  Y  B  Y

Ein RS wird erzeugt (über einige Mittel S), wenn alle Reaktionspartner in seinen Reaktionen in der Kl. (S) und niemand sind

der Mittel ist ein Katalysator.

Ein erzeugter autokatalytischer Satz ist ein RS, der sowohl autokatalytisch als auch erzeugt ist.

Wahrscheinlichkeit, dass ein zufälliger Satz autokatalytisch

ist

Studien der obengenannten Mustershow, dass zufälliger RS mit der hohen Wahrscheinlichkeit unter einigen Annahmen autokatalytisch sein kann. Das kommt aus der Tatsache, die mit einer steigenden Zahl von Molekülen, der Zahl von möglichen Reaktionen und catalysations noch größer wächst, wenn die Moleküle in der Kompliziertheit wachsen, stochastisch genug Reaktionen und catalysations erzeugend, um einen Teil des RS selbstunterstützt zu machen. Ein autokatalytischer Satz streckt sich dann sehr schnell mit der steigenden Zahl von Molekülen aus

aus demselben Grund. Diese theoretischen Ergebnisse machen autokatalytische Sätze attraktiv für die wissenschaftliche Erklärung des sehr frühen Ursprungs des Lebens.

Formelle Beschränkungen

Formell ist es schwierig, Moleküle als irgendetwas, aber unstrukturierter zu behandeln

Entitäten, seit dem Satz von möglichen Reaktionen (und Moleküle) würden unendlich werden. Deshalb, eine Abstammung willkürlich langer Polymer, wie erforderlich, DNA modellieren, sind RNS oder Proteine noch nicht möglich. Studien der RNS-Welt leiden unter demselben Problem.

Sprachaspekte

Gegen die obengenannte Definition, die für das Feld der Künstlichen Chemie, gilt

nicht vereinbart besteht der Begriff von autokatalytischen Sätzen heute.

Während oben der Begriff von Katalysator so weit dass nur der Satz als sekundär

ist

ein Ganzer muss seine eigene Produktion katalysieren, es ist in anderen Definitionen, primär

das Geben des Begriffes "Autokatalytischer Satz" eine verschiedene Betonung. Dort, jede Reaktion

(oder Funktion, Transformation) muss durch einen Katalysator vermittelt werden. Demzufolge,

während

er seine jeweilige Reaktion vermittelt, zeigt jeder Katalysator an

seine Reaktion, auch selbst Bezeichnung des Systems hinauslaufend, das interessanter ist

aus zwei Gründen. Erstens wird echter Metabolismus auf diese Weise strukturiert.

Zweitens selbst kann Bezeichnung von Systemen als eine Zwischenstufe betrachtet werden

zu selbst das Beschreiben von Systemen.

Sowohl von einem strukturellen als auch von einem natürlichen historischen Gesichtspunkt kann man

identifizieren Sie den ACS, wie gegriffen, in der formellen Definition der ursprünglichere

Konzept, während im zweiten, ist das Nachdenken des Systems an sich

bereits gebracht zu einer ausführlichen Präsentation, da Katalysatoren vertreten

die Reaktion von ihnen veranlasst. In der ACS Literatur ist beides Konzept, da

aber verschieden betont.

Die Klassifikation von der anderen Seite, verallgemeinert selbst zu vollenden

das Reproduzieren von Systemen bewegt sich außer der Selbstdenotation. Dort, kein

unstrukturierte Entitäten tragen die Transformationen mehr, aber strukturiert,

beschriebene. Formell besteht ein verallgemeinerter selbst sich vermehrendes System

zwei, fungieren u und c, zusammen mit ihren Beschreibungen Desc (u) und

Desc (c) entlang der folgenden Definition:

u: Desc (X)-> X

c: Desc (X)-> Desc (X)

wo die Funktion 'u' der "universale" Konstrukteur ist, der baut

alles in seinem Gebiet aus passenden Beschreibungen, während 'c' eine Kopie ist

Funktion für jede Beschreibung. Praktisch kann 'u' und 'c' in viele Subfunktionen oder Katalysatoren auseinander fallen.

Bemerken Sie, dass die (triviale) Kopie-Funktion 'c' weil obwohl der universale Konstrukteur 'u' notwendig

ist

würde im Stande sein, jede Beschreibung auch zu bauen, die Beschreibung, auf der sie stützen würde, würde in

allgemein, länger sein als das Ergebnis, voll selbst unmögliche Erwiderung machend.

Dieses letzte Konzept kann dem von von Neumann zugeschrieben werden

Arbeit an selbst sich vermehrende Automaten, wo er selbst für jeden notwendige Beschreibung hält

nicht trivial (verallgemeinert) selbst sich vermehrendes System, um Einmischungen zu vermeiden. Von Neumann hat geplant, zu entwerfen

solch ein System für eine Musterchemie, auch.

Nichtautonome autokatalytische Sätze

Eigentlich lassen alle Artikel über autokatalytische Sätze offen, ob die Sätze sind

autonom betrachtet zu werden, oder nicht. Häufig ist die Autonomie der Sätze still

angenommen.

Wahrscheinlich hat der obengenannte Zusammenhang eine starke Betonung autonom selbst Erwiderung an

und früher Ursprung des Lebens. Aber das Konzept autokatalytischer Sätze ist wirklich allgemeiner und

im praktischen Gebrauch in verschiedenen technischen Gebieten, z.B wo selbststützende Werkzeug-Ketten sind

behandelt. Klar sind solche Sätze nicht autonom und sind Gegenstände der menschlichen Agentur.

Beispiele der praktischen Wichtigkeit von nichtautonomen autokatalytischen Sätzen können z.B im Feld gefunden werden

des Bearbeiter-Aufbaus und in Betriebssystemen,

wo selbst die Verweisungsnatur der jeweiligen Aufbauten, ausführlich besprochen wird

sehr häufig in Bezug auf das Huhn und Ei-Problem.

Siehe auch

• Autokatalytische Reaktionen und Ordnungsentwicklung
• Autopoiesis