多稳态原始细胞可助力前生物自催化集的演化

我们提出了一个简单的数学模型，刻画了前生物隔室或原始细胞的演化能力。在该模型中，原始细胞包含一个自催化集，其化学动力学与隔室的生长-分裂动力学相耦合。自催化集动力学中的双稳态导致原始细胞可以两种不同生长速率存在。化学反应中的随机性起到突变的作用，并引起从一种生长态到另一种生长态的转移。我们表明该系统表现出“自然选择”：在一个失活原始细胞群体中，自催化集处于活跃状态的“突变”原始细胞偶然出现，并因其更高的生长速率或“适应度”而占据整个群体。该工作整合了三个层次的动力学：细胞内化学、单原始细胞以及原始细胞群体（或生态系统）。