The origin of life is a spatially localized stochastic transition
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: Life depends on biopolymer sequences as catalysts and as genetic material. A key step in the Origin of Life is the emergence of an autocatalytic system of biopolymers. Here we study computational models that address the way a living autocatalytic system could have emerged from a non-living chemical system, as envisaged in the RNA World hypothesis. RESULTS: We consider (i) a chemical reaction system describing RNA polymerization, and (ii) a simple model of catalytic replicators that we call the Two's Company model. Both systems have two stable states: a non-living state, characterized by a slow spontaneous rate of RNA synthesis, and a living state, characterized by rapid autocatalytic RNA synthesis. The origin of life is a transition between these two stable states. The transition is driven by stochastic concentration fluctuations involving relatively small numbers of molecules in a localized region of space. These models are simulated on a two-dimensional lattice in which reactions occur locally on single sites and diffusion occurs by hopping of molecules to neighbouring sites. CONCLUSIONS: If diffusion is very rapid, the system is well-mixed. The transition to life becomes increasingly difficult as the lattice size is increased because the concentration fluctuations that drive the transition become relatively smaller when larger numbers of molecules are involved. In contrast, when diffusion occurs at a finite rate, concentration fluctuations are local. The transition to life occurs in one local region and then spreads across the rest of the surface. The transition becomes easier with larger lattice sizes because there are more independent regions in which it could occur. The key observations that apply to our models and to the real world are that the origin of life is a rare stochastic event that is localized in one region of space due to the limited rate of diffusion of the molecules involved and that the subsequent spread across the surface is deterministic. It is likely that the time required for the deterministic spread is much shorter than the waiting time for the origin, in which case life evolves only once on a planet, and then rapidly occupies the whole surface.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,003 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,002 |
| Communication savante | 0,001 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».