When Is a Reaction Network a Metabolism? Criteria for Simple Metabolisms That Support Growth and Division of Protocells
Notice bibliographique
Résumé
With the aim of better understanding the nature of metabolism in the first cells and the relationship between the origin of life and the origin of metabolism, we propose three criteria that a chemical reaction system must satisfy in order to constitute a metabolism that would be capable of sustaining growth and division of a protocell. (1) Biomolecules produced by the reaction system must be maintained at high concentration inside the cell while they remain at low or zero concentration outside. (2) The total solute concentration inside the cell must be higher than outside, so there is a positive osmotic pressure that drives cell growth. (3) The metabolic rate (i.e., the rate of mass throughput) must be higher inside the cell than outside. We give examples of small-molecule reaction systems that satisfy these criteria, and others which do not, firstly considering fixed-volume compartments, and secondly, lipid vesicles that can grow and divide. If the criteria are satisfied, and if a supply of lipid is available outside the cell, then continued growth of membrane surface area occurs alongside the increase in volume of the cell. If the metabolism synthesizes more lipid inside the cell, then the membrane surface area can increase proportionately faster than the cell volume, in which case cell division is possible. The three criteria can be satisfied if the reaction system is bistable, because different concentrations can exist inside and out while the rate constants of all the reactions are the same. If the reaction system is monostable, the criteria can only be satisfied if there is a reason why the rate constants are different inside and out (for example, the decay rates of biomolecules are faster outside, or the formation rates of biomolecules are slower outside). If this difference between inside and outside does not exist, a monostable reaction system cannot sustain cell growth and division. We show that a reaction system for template-directed RNA polymerization can satisfy the requirements for a metabolism, even if the small-molecule reactions that make the single nucleotides do not.
Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.
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 | 0,004 | 0,018 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,003 | 0,004 |
| Communication savante | 0,004 | 0,006 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,002 |
| Intégrité de la recherche | 0,003 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,007 | 0,002 |
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 ».