组成型遗传对前生物区室生长与分裂动力学的鲁棒性

生命起源之后一个重要的转变是首个达尔文种群的出现，即表现出差异繁殖、表型变异和表型性状遗传的自复制实体。我们可以想象具有这些性质的最简单系统由一个区室化的自催化反应系统组成，该系统表现出具有不同化学组成的两种生长状态。将化学组成识别为表型，这解释了其中两个性质。然而，此类化学系统在区室生长和分裂时表现出组成状态遗传的必要条件尚不清楚。我们表明，对于经受连续稀释的一类通用自催化化学系统，组成信息的遗传仅在稀释时间间隔低于依赖于催化反应效率的临界阈值时才发生。进一步，我们表明这些阈值为一般生长和分裂循环中化学组成状态遗传所需的性质提供了严格界限。我们的结果表明，连续稀释实验（在实验室中更易搭建）可用于检验给定自催化化学系统是否能表现遗传。最后，我们将结果应用于基于Azoarcus核酶的实际自催化系统，并提出了实验检验该系统是否能表现遗传的方案。