生物复制机的热力学代价、速度、涨落与误差降低

由于细胞环境中的巨大涨落，生物过程中未经调控的信息传递本质上容易产生误差。生物复制过程中误差降低机制的细节一直是活跃研究的课题；然而，过程的误差降低如何与其热力学代价和动力学性质相平衡，在很大程度上仍未被探索。在此，我们结合近期发现的热力学不确定关系（TUR）来研究误差降低策略，该关系为一般耗散过程中相关的代价-精度权衡设定了物理界限。我们发现，两种代表性的复制过程——缺失外切核酸酶的 T7 DNA 聚合酶进行的 DNA 复制和大肠杆菌（\textit{E. coli}）核糖体进行的 mRNA 翻译——在将误差率降低到生物学可接受水平的同时，也将过程优化至接近 TUR 所规定的物理极限。