Hypersykli

Hypersyklien teoria on oletus, jonka mukaan elämä syntyi kehämäisestä itseään ylläpitävästä kemiallisten reaktioiden ketjusta. Ajatuksen esittivät Manfred Eigen ja Peter Scuster vuonna 1971. Hypersyklin osanen olisi yksi kehämäinen reaktio, jonka alkutuote on samalla sen lopputuote. Tämä kehäreaktio tuottaisi entsyymiä, joka katalysoisi toista reaktiota, joka tuottaisi toista reaktiota katalysoivaa entsyymiä ja niin edelleen. Lopulta palattaisiin ensimmäiseen reaktioon. Näin eri reaktiokehät pitäisivät yllä toisiaan ja kytkeytyisivät kehämäisesti yhteen. Hypersykli olisi tällöin pienistä kehistä koostuva suuri kehä. Hypersykliteoriassa oletetaan yleensä RNA:n toimivan sekä geeninä että entsyyminä. Teoria ei selitä hypersyklien syntyä. Hypersyklejä ei ole havaittu luonnossa, tai tuotettu laboratorioissa. Silti hypersyklien teoreettisia ominaisuuksia on tutkittu tietokoneilla.

 Hypersyklin teoria 

Eigenin hypersykliteorian mukaan kehämäinen autokatalyyttinen, itseään ylläpitävä ja edistävä reaktioketju olisi ollut elämän synnyn varhainen vaihe.http://pespmc1.vub.ac.be/HYPERC.html Eigen laati 1971 matemaattista hypersyklin kehittymisen teoriaa. RNA autokatalysoisi alemmalla tasolla itsensä kopioitumista, ja synnyttäisi mutaatioiden kautta RNA-entsyymejä, jotka katalysoisivat toisten RNA-ketjujen kopioitumista. Lopulta eräs RNA-tyyppi katalysoisi alkuperäistä kopioitumista, ja suuri kehä, hypersykli, sulkeutuisi.
Kehitys tapahtuisi darwinilaisittain luonnonvalinnan ja mutaatioiden avulla alisykleissä. Hypersyklin syntyvaiheessa voisi tapahtua muutoksia, muuten systeemi olisi vakaa ja muuttumaton.

 Hypersykli ja RNA 

Hypersyklin ajatus on RNA-maailma-teoriaa, jota monet evoluutiotutkijat arvelevat kuvitteellisten esisolujen geneettiseksi ympäristöksi. Tässä maailmassa RNA-molekyylit toimisivat geeneinä ja entsyymeinä samanaikaisestihttp://www.steve.gb.com/science/natural_selection.html . 
Hypersykliteorian mukaan RNA:n kopioituminen toisen tai toisten RNA-molekyylin avulla olisi ensimmäinen kierto eli sykli, jossa RNA tuottaisi RNA:ta. Mutta samalla RNA:n kopiointivirheet eli mutaatiot tuottaisivat uudentyyppisiä RNA-molekyylejä, jotka olisivat RNA-reaktioita kiihdyttäviä entsyymejä eli katalyyttejä. Lopulta mutaatiot loisivat tilanteen, jossa eräs uusi reaktiokehä kiihdyttäisi eli katalysoisi alkuperäistä RNA:n kopioitumista. Näin olisi kuljettu suuri ympyrä, hypersykli, kiinni.

 Kritiikkiä 

Eigenin hypersykliteoria ei selitä tai kuvaile hypersyklin syntyä luonnossa. Siksi se on vain yksi elämän syntyä koskeva olettamus monien muiden joukossa. Hypersyklejä ei ole koskaan havaittu luonnossa tai tuotettu laboratoriossa. Silti niitä muistuttavia tietokonesimulaatioita on tehty.

 Hypersyklejä RNA:sta 

On kyetty tuottamaan reaktioketju, jossa neljästä valmiiksi tehdystä RNA-ketjulajista syntyy kaksi ribotsyymiä, jotka katalysoivat toistensa synnyn. Reaktio kaksinkertaistaa itsensä noin tunnissa.Self-Sustained Replication of an RNA Enzyme Tracey A. Lincoln and Gerald F. Joyce, Science 27 February 2009: Vol. 323 no. 5918 pp. 1229-1232, DOI: 10.1126/science.1167856.

 Kehämäisiä reaktioita luonnossa ja tietokonesimulaatioina 

Kehämäisen reaktion ajatus tuo mieleen glukoosin tuoton yhteyttämällä ja mitokondrioissa tapahtuvan soluhengityksen, jossa glukoosi hajoaa. Nämä reaktiot vaativat kymmeniä entsyymejä. Hypersyklien kaltaisia reaktioketjuja on tuotettu niin tietokonesimulaatiollahttp://www.uta.fi/laitokset/yhdt/artikkelit/El_synty.pdf Yrjä Haila Timo Penttilä Elämän synty mm. niin sanotuissa atomoidi-maailmoissa.http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/summary?doi=10.1.1.43.1597 Atomoid: A new prospect in reaction-formation system spontanous hypercycle guided by dissipative structural properties (1997) Shinichiro Yoshii, Hiroaki Inayoshi, Yukinori Kakazu 

 Katso myös 
Elämän synty
Esisolu
RNA-maailma
Dissipatiivinen järjestelmä
Autokatalyysi

 Lähteet 

 Kirjallisuutta 

Manfred Eigen, Ruthild Winkler: Das Spiel – Naturgesetze steuern den Zufall. Piper-Verlag München/Zürich, 1976, 
Manfred Eigen, Peter Schuster: The Hypercycle - A Principle of Natural Self Organization. Berlin 1979.
Erich Jantsch: Selbstorganisation des Universums, S. 43
Ulrich Kull: Evolution. J.B.Metzler, Studienreihe Biologie Band 3, S. 34 

 Aiheesta muualla 

 Elämän synnyn hypoteeseja Esa Eklund
 Hypercycles  – International Society for Complexity, Information, and Design
 What Prerequisites Are Required for the Development of Living Systems?  by Peter v. Sengbusch

Luokka:Elämän synty