生物分子机器可处理信息以减少能量耗散

生物分子机器是同时催化两个过程的酶，一个提供自由能，另一个接受自由能。近期研究表明，大多数天然蛋白质酶具有丰富的随机动力学，常表现为催化过程速率的涨落以及由瞬态非遍历性导致的短期记忆。对于此类动力学，我们证明了广义涨落定理，预言了以在记忆中创建某些信息为代价可能减少能量耗散。该理论关系在模型临界复杂网络上随机游走的计算机模拟中得到验证。记忆的瞬态利用可能对蛋白质马达的运动至关重要，也是大多数蛋白质机器以二聚体或更高组织化组装形式运作的原因。从更广义的物理视角看，将自由能划分为运作能量与组织能量值得强调。信息可被赋予这两种状态函数之值变化的物理意义。