Кіріспе
Автокатализдік жиын – бұл жиынның ішіндегі әрбір құрауы басқа құраулардың катализдік әрекеті арқылы жасала алатын, ал жиынның өзі өндірісін катализдей алатын құраулар жиынтығы. Осылайша, жиынның өзі автокатализдік деп аталады. Автокатализдік жиынтар бастапқыда молекулалық құраулар тұрғысынан нақты анықталған, бірақ соңғы кезде социология, экология және экономика салаларындағы жүйелерді зерттеуге метафоралық түрде қолданыла бастады. Автокатализдік жиынтар егер екі физикалық оқшауланған кеңістікке бөлінсе, өзін-өзі көбейтуге қабілетті. Компьютерлік модельдер екіге бөлінген автокатализдік жиынның бастапқы жиынның барлық реакцияларын әр бөлігінде қайталайтынын көрсетеді, бұл жасушалық митозға ұқсас. Автокатализ принциптерін қолдана отырып, қарапайым метаболизм жоғары деңгейдегі ұйымдастырудың аз болуымен өзін-өзі көбейтуге шамасы жетеді. Осы қасиет автокатализді күрделі эволюцияның негізгі механизмі ретінде қарастыруға мүмкіндік береді. Уотсон мен Крикке дейін биологтар метаболизмнің жұмыс істеу принципін автокатализдік жиынтар арқылы түсіндірген, яғни бір белок екінші белокты синтездеуге көмектеседі, және т.б. ДНК-ның қос спиральді құрылымын ашқаннан кейін молекулалық биологияның негізгі догмасы қалыптасты: ДНК РНК-ға транскрипцияланады, ал РНК белокке аударылады. ДНК мен РНК-ның молекулалық құрылымы, сондай-ақ олардың көбеюін қамтамасыз ететін метаболизм химиялық қоспадан бір қадамда өздігінен пайда болуы мүмкін емес деп саналады. Өмірдің пайда болуына қатысты бірнеше модельдер өмірдің бастапқы молекулалық автокатализдік жиынның дамуы арқылы пайда болған деген пікірге негізделген. Күрделі жүйелерді зерттеу нәтижесінде пайда болған осы модельдердің көпшілігі өмірдің белгілі бір қасиеттері бар молекуладан (мысалы, өзін-өзі көбейтуге қабілетті РНК) емес, автокатализдік жиыннан пайда болғанын болжайды. Алғашқы эмпирикалық дәлелдерді Линкольн мен Джойс берді, олар "екі [РНК] ферментінің төрт құраушы субстраттан бір-бірінің синтезін катализдейтін" автокатализдік жиынды алды. Бұдан әрі, осы өзін-өзі көбейтуге қабілетті популяциядан басталган эволюциялық процесс рекомбинантты көбейтушілердің басымдығын қамтамасыз ететін популяцияны тудырды. Қазіргі заманғы тіршілік автокатализдік жиынның қасиеттерін иеленеді, себебі ешқандай жеке молекула, сондай-ақ молекулалардың ешбір класы өзін-өзі көбейте алмайды. Автокатализдік жиынға негізделген бірнеше модельдер бар, оның ішінде Стюарт Кауффман және басқалардың модельдері де бар.
Кездейсоқ жиынның автокатализдік болу ықтималдығы
Жоғарыда көрсетілген модельді зерттеулер, кейбір шарттарда кездейсоқ РС-нің жоғары ықтималдықпен автокатализдік болатынын көрсетеді. Бұл, молекулалардың саны арта келе, олардың күрделілігі де артатын болса, мүмкін болатын реакциялар мен катализдердің саны одан да көп өседі, нәтижесінде РС-нің бір бөлігін өзін-өзі қамтамасыз ететін жеткілікті реакциялар мен катализдер пайда болады. Автокатализдік жиынтық осы себепті молекулалардың санының өсуімен бірге өте жылдам кеңейеді. Осы теориялық нәтижелер автокатализдік жиынтықты өмірдің өте ерте пайда болуын ғылыми тұрғыдан түсіндіру үшін тартымды етеді.
for the same reason. These theoretical results make autocatalytic sets attractive for scientific explanation of the very early origin of life.
Ресми шектеулер
Формальды түрде молекулаларды құрылымсыз нысандар ретінде қарастыру қиын, себебі мүмкін реакциялардың (және молекулалардың) жиынтығы шексіз болып кетеді. Сондықтан, ДНК, РНК немесе ақуыздарды модельдеуге қажетті, кез келген ұзындықтағы полимерлерді жасау әзірге мүмкін емес. РНК әлемін зерттеулер де осы мәселеге тап болады.