Tanulmányok
PREBIOTIKUS REPLIKÁZ-EVOLÚCIÓ AGYAGÁSVÁNY FELÜLETEKEN: MOLEKULÁRIS ALTRUIZMUS TÉRBEN EXPLICIT RENDSZERBEN 1
Szabó Péter
doktorandusz, pszabo@angel.elte.hu
Scheuring István
tud. főmts., a biol.tud. kandidátusa, shieazsf@ludens.elte.hu
Czárán Tamás
tud. főmts., a biol.tud. kandidátusa, czaran@ludens.elte.hu
Szathmáry Eörs
egyetemi tanár, a biol.tud. doktora, szathmary@zeus.colbud.hu
Az élet eredete szempontjából döntő fontosságú lépés volt a gyors és hatékony replikáz katalitikus funkcióval rendelkező replikátor-molekulák megjelenése1. Habár az első RNS molekulák eredete még tisztázatlan, a katalitikus RNS enzimek (ribozimek) megjelenése az evolúció egy korai szakaszában valószínűsíthető1. A másolási hűség fontossága kiemelkedő, mivel a mutációs teher korlátozza a replikálódó templátoknak a természetes szelekció által fenntartható hosszát2. Egy adott monomerenkénti masolási hűség mellett a nagyobb monomerszám hátrányos, de a hosszabb molekulák feltehetően jobb replikázok.
A mind összetettebb és jobb replikáz-tulajdonságú molekulák felé vezető evolúció egy lehetséges forgatókönyve3, 4 és annak matematikai elemzése5 már megszületett. Jelen írásban be szeretnénk mutatni, hogy a hatékony replikázok elterjedhetnek, feltéve, hogy a molekulapopuláció egy felületen abszorbeálódott molekulákból áll. Egy sejtautomata modellel6 kimutatható, hogy a másolási hűség, a replikáz sebesség és a templát-tulajdonság a molekuláris paraziták jelenléte ellenére, a felületen lévő molekulák között kialakuló reciprok altruizmusnak 7,8 (fajon belüli altruizmus) köszönhetően az evolúció során egyre javul, alátámasztva a replikázfunkció fokozatos tökéletesedésére vonatkozó hipotéziseket.
Képzeljünk el egy felülethez abszorbeálódott makromolekulákból álló molekulapopulációt, amelyek mindegyike négy különböző (A, B, C és D) monomerekből áll. Katalitikus aktivitásuk miatt a felszínen szomszédos helyeken elhelyezkedő makromolekulák templátreplikáz reakcióban vesznek részt, ami egy új makromolekula felépítését jelenti szabad monomerekből egy létező templát mintájára. Minden egyes ilyen replikációs folyamatban két replikátor molekula vesz részt; az egyik a templát, a másik pedig a replikáz szerepét játssza. Jellemezzünk egy ilyen replikációs eseményt két fő tulajdonságával, a sebességgel és a másolási hűséggel, amelyek viszont a reakcióban részt vevő két replikátor három tulajdonságától függenek.
• Replikáz aktivitás: azt fejezi ki, hogy a molekula milyen gyorsan ad hozzá egy új monomert az épülő szálhoz, amennyiben replikázként vesz rész a reakcióban.
• Másolási hűség: A molekula monomerenkénti másolási hűséget adja meg, szintén mint replikáz.
• Templát hatékonyság: a molekula replikázok számára való hozzáférhetőségét, "affinitását" fejezi ki, templátként viselkedve.
A replikációs sebesség később részletezett módon egyrészt a replikáz aktivitásától, másrészt a templát minőségétől függ - jobb replikáz-aktivitás és templát hatékonyság gyorsabb másolódást eredményez. Két, a felszín szomszédos helyein elhelyezkedő L és M replikátor molekula kétféle reakcióban vehet részt. L, mint replikáz másolhatja M-et, mint templátot vagy fordítva (részletek alább).
Az egyszerűség kedvéért feltesszük, hogy a replikáz-aktivitás, másolási hűség és templát hatékonyság a replikátormolekulák elsődleges szerkezetétől a következőképpen függ. Az A, B és C monomerek mindegyike befolyásolja a három releváns replikátortulajdonság egyikét, mégpedig a következő módon: A elősegíti a templáthatékonyságot, B növeli a replikázaktivitást, C pedig javítja a másolási hűséget. D egy neutrális monomer, aminek nincs direkt hatása a replikációra. Feltesszük még, hogy t (nA); egy adott replikátormolekula templáthatékonysága nA-től, a benne lévő A monomerek leghosszabb összefüggő szekvenciájátől egy növekvő szigmoid függvény szerint függ.
Hasonló módon, megfelelő aB, bB, gB és aC, bC, gC paraméterekkel az r (nB) replikáz-aktivitás és az f (nC) másolási hűség növekvő szigmoid függvényei a makromolekulában lévő összefüggő poli-B és poli-C szekvenciák hosszának.
A másolási hűség minimális értéke 0,7-0,9 a külünböző szimulációkban (megjegyeznénk, hogy teljesen véletlenszerű monomerbeépülés 0,25-ös másolási hűséget jelent). A szigmoid függvény választásánál a következő szempontokat tartottuk szem előtt. (i) A fügvény egy bizonyos monomer-számnál telítődjön, azaz a jó helyre beépülő monomerek haszna legyen egyre kisebb egy bizonyos hossz elérése után. Ennek egyik oka, hogy a reakciók diffúziólimitálttá válnak, különösen igaz ez felületi reakciók esetén. (ii) Kis molekuláknál az aktív centrumot alkotó kritikus helyek között szinergisztikus hatások érvényesülhetnek. A fenti két hatás jól kifejezhető egy szigmoid függvénynyel. A modellnek az a jellegzetessége, hogy egy replikátormolekulát egymással csereviszonyban álló, különböző funkciós tulajdonságokért felelős doménekként kezel, miközben lehetővé teszi ezen funkciós csoportok mutációs károsodását, jól megalapozott és ésszerű tudományos alapokon áll, és a modellből levezetett következtetések várhatóan ugyanazok lennének - ha számszerűleg nem is - egy realisztikusabb, de kezelhetetlen szimulációs modell esetén is.
Megjegyeznénk, hogy még a fenti leegyszerűsítő feltételezések is megőrzik a makromolekula-replikátorok számunkra legfontosabb jellegzetes tulajdonságait. Bár az RNS molekulák kétdimenziós szerkezete meglehetősen jól kiszámítható, ez nem vonatkozik a háromdimenziós szerkezetre. Ráadásul nem tudjuk, hogyan számíthatnánk ki a replikátorok jellemzésére használt fenti három tulajdonság (replikáz-aktivítás, másolási hűség és templát hatékonyság) értékét egy bármilyen, adott szekvencia esetén. Így azzal az ésszerű egyszerűsítéssel élünk, hogy fenti tulajdonságok a molekula különböző részei által formált katalitikus egységekhez rendelhetők és egymással csereviszonyban állnak: egy adott hosszúságú makromolekulában egy tulajdonság csak a másik kettőnek a rovására javulhat. Általában az RNS templátoknak egy target szekvenciát kell hordozniuk ahhoz, hogy a proteinreplikázok felismerjék őket10. DNS-függő DNS polimerázok másolási hűségét és sebességét meglehetős alapossággal ismerjük. A T4 fág polimeráznak ismertek mutátor és antimutátor mutánsai. Az utóbbiak sokkal lassabban haladnak a templát szál mentén11, 12. A T4 fág egy közeli rokona, az RB69 fág polimerázában a polimeráz és az exonukleáz aktív helyek 30 Å távolságra vannak egymástól13. Úgy tűnik, a polimerázok másolási hűségének egy fontos (esedleg legfontosabb) meghatározója a Watson-Crick és nem-Watson-Crick bázis-párokra ható geometriai szelekció12. Ezt az eredményt a DNS polimeráz kristályok legutóbbi vizsgálatai is megerősítették14,15. Többen rámutattak, hogy a fenti mechanizmus ribozim enzimek esetén is működhet16. Mindent egybevetve, a fenti három replikátor tulajdonság valószínűleg konfliktusban van egymással, különösen kis molekulák esetén. Mindenesetre ez egy óvatos feltételezés, ami egy hatékony replikáz populáció megjelenését csak még jobban megnehezíti.
Egy replikációs esemény során mutációk történhetnek, azaz a másolat különbözhet a templáttól. Hogy a számításokat leegyszerűsítsük, komplementer helyett homológ bázispárosodási szabályt használtunk (A A-val, C C-vel alkot párt és így tovább). Két típusú mutáció létezik, ahogy valódi replikázok/polimerázok esetében is.
Addíciós és deléciós mutációk: ezek a mutációk konstans Pad = 0,02 valószínűséggel bukkannak fel. Egy addíciós mutáció során egy extra monomer adódik másolódás közben az új szál végére. Egy deléciós mutáció során az új szál egy véletlenül választott helyen eltörik és az egyik darab elveszik, így imitálva a valódi deléciós mutációk károsító hatását. Ezek a mutációk növelik a replikátorok hosszának varianciáját.
Pont (szubsztitúciós) mutációk: Minden egyes monomer a templátláncban a replikázmolekula másolási hűség tulajdonsága által meghatározott pontossággal másolódik. Ha mutáció történik, akkor a helyes monomer helyett a másik három monomertípus egyike épül be az adott helyre.
t = 0 időpontban a felületet reprezentáló négyzetrács rácspontjainak felét öt monomer hosszúságú, véletlen szekvenciájú replikátorokkal "oltjuk be", és követjük a replikátorpopuláció sorsát sok-sok generáción keresztül. Azok a replikátorok, amelyekről elbomlásuk előtt elég nagy számú pontos másolat készül, fennmaradnak, mások eltűnnek. Kimutatható, hogy a szelekció azt a domináns kvázispeciest részesíti előnyben, amely evolúciós szempontból hasznos tulajdonságokat hordoz. Az így létrejött kvázi-species jó kezdőpontot nyújt a megváltozott szelekciós nyomások hatására kibontakozó esetleges későbbi evolúciónak.
Egy nagyon szerény funkcionalítással rendelkező oligomerpopulációból összetett, hatékony replikátorokból álló replikátor-populáció jön létre (1a. és 1b. ábrák). Mindhárom fontos replikátortulajdonság (replikáz-aktivitás, másolási hűség, valamint templát hatékonyság) nagymértékben tökéletesedik. A gyors és pontos replikáz, valamint jó templát-funkcióval rendelkező replikátorok szelekciós előnyt élveznek. A templáttulajdonság szelekciós előnye nyilvánvaló, egy jó templátot gyakrabban másolnak az őt körülvevő replikátorok. Azonban a replikáz-aktivitás és a megnövekedett másolási hűség szelekciós haszna egy kicsit meglepő. Egy ezekkel a képességekkel rendelkező replikátor nagyobb valószínűséggel másolja a szomszédait, de elterjedéséhez másik, a környezetében lévő hatékony replikázokra van szüksége. Ezeknek a molekuláknak az előnye a lokális kölcsönhatásoknak köszönhető, amelyek aggregált mintázatok létrehozásán keresztül lehetővé teszik, hogy a jó replikázok között érvényesülhessen a reciprok altruizmus.
1. ábra
A replikáz- és templát funkciót javító monomerek száma a molekulákon belül növekszik, miközben funkcionális egységekbe rendeződnek. Ennek a folyamatnak a nagyságrendje megbecsülhető, ha összehasonlítjuk az A, B, illetve C monomerek alkotta funkcionális egységek méretét a neutrális D monomerek alkotta összefüggő szekvenciákkal. Ez utóbbi 5-10-szer kisebb, mint egy átlagos funkciós csoport mérete. A mind összetettebb funkcionális csoportok kialakulása a replikátorok átlagos hosszának növekedését vonja maga után.
Ahhoz, hogy a fenti evolúciós forgatókönyv érvényesülhessen, még a legpontatlanabbul dolgozó replikázoknak (amelyekben nincs C monomer) is szignifikánsan nagyobb másolási hűséggel kell működniük, mint a véletlen monomerbeépülést jelentő 25 %, máskülönben a magas hibaarány miatt a rendszer összeomlik. Ez nem egy komoly feltétel, látva a minden ismert templátreakcióban megfigyelhető, nem véletlenszerű bázispárosodást.
Idővel az evolúció megreked. Az egyre hosszabb és hosszabb funkciós csoportok közötti csökkenő szelekciós előnyöket (amelyek az alkalmazott szigmoid függvény tulajdonságából adódnak) kiegyenlíti a - nagyobb templáthosszúság miatt megnövekvő - másolódási idő okozta hátrány. A molekulacsoport egy, a különböző hosszúságú és funkcionális tulajdonsággal bíró replikátorok eloszlásával jelelmezhető, összetett, stabil populációvá alakul (2a. és 2b. ábrák). A maximálisan elérhető hossz sokkal inkább a modell replikációt befolyásoló paramétereitől, mint a felhasználható monomerek számától függ. Habár számos különféle szekvencia van jelen, amelyek különböznek mind hosszban, mind monomerösszetételben, két alaptípus világosan megkülönböztethető. Ez a két típus a molekulák hosszeloszlását mutató ábrán mint két csúcs jelenik meg (2a ábra). Egyrészt jelen vannak nagyméretű, komplex replikátorok gyors és pontos replikáz-aktivitással, amelyek ugyanakkor jó templátok, ezek mellett jelen van rövid molekuláknak egy kis populációja nagyon korlátozott replikázfunkcióval, de jó templáttulajdonsággal. Ők a domináns kvázispecies populáció parazitái, amazok nélkül nem is létezhetnének, a molekulák egymás másolásában megnyilvánuló "együttműködésében" nem vesznek részt.
2. ábra
A lokális kölcsönhatások és a korlátozott diszperzió biztosítják, hogy a paraziták aránya egy bizonyos szint fölé ne emelkedhessen, így nem tudják kiszorítani a jó replikátorokat. Hogy kimutassuk a térbeli szerkezet kulcsszerepét a paraziták fékentartásában, elkészítettük a modell átlagtérközelítését, amelyben minden egyes templát egy olyan "átlagos replikáz" által másolódik le, amelynek a replikáztulajdonsága a griden lévő összes molekula replikáztulajdonságainak átlaga. Az átlagtérmodellben, ha az előző modell végállapotából indulunk ki, azt láthatjuk, hogy a molekulapopuláció mérete hirtelen lecsökken, végül az egész populáció kihal. Ha a térbeli modellbe a diffúzió hatását is beleépítjük17, fény derül ennek okára is. A növekvő diffúzió megbontja az altruista replikátorok alkotta aggregált foltokat, mind a három replikátorfunkció romlik, beleértve legvégül a templáthatékonyságot is (3. ábra). Különböző diffúziós rátáknál mértük a születési és elmozdulási események arányát. Egy enyhe diffúzió nem változtatja meg a diffúzió nélküli modell eredményeit, és amennyiben a születési és a diffúziós ráta nagyságrendileg azonosak, úgy az eredmények lényegében azonosak lesznek. A konstruktív evolúciós folyamat megakadályozásához nagyarányú diffúzióra van szükség (lásd a 3. ábra feliratát). Az eredményeink egyetértésben vannak a korábbi replikátorokra alkalmazott, térbelileg explicit, felülethez-kötődési18, 19 vagy proto-sejt-kompartmentalizációs20 populációdinamikai modellekkel.
3. ábra
Hogy megmutassuk a fenti eredmények robusztusságát, a t (nA), r (nB) függvények paramétereinek változtatásával is elvégeztük a fenti szimulációkat. A különböző paraméterkombinációkkal kapott függvények különbségét a féltelítődési értékükkel (vh) fejeztük ki. Az eredmények nem mutattak lényegi különbséget, minden esetben ugyanaz az evolúciós folyamat játszódott le. Nagyobb vh értékeknél hosszabb szekvenciák alakultak ki, mert ebben az esetben a hatékony funkciós csoportok felépítéséhez több monomerre van szükség.
Érdemes gondolatban megvizsgálni a kérdést, mi történne egy hasonló rendszerben komplementer bázispárosodás esetén. A csereviszonyok miatt könnyen lehetséges, hogy egy kitűnő replikáz szál komplementer szekvenciája egy kitűnő templát legyen. Ez segítené a funkciók elterjedését és felveti a complementer kódoló és enzimatikus szálak megjelenését, ami a transzkripció (lényegében egyoldalú másolódás) egy primitív formája, a Szathmáry és Maynard Smith által felvetett evolúciós elképzelés szellemében21.
Modellünk célja annak a demonstrálása, hogy bizonyos molekuláris tulajdonságok, amik az élet eredete szempontjából döntőek lehetnek, könnyen megjelenhetnek és elterjedhetnek megfelelő, nem túl specifikus körülmények között. Fontos megjegyezni, hogy a fentebb modellezett evolúciós folyamat összeegyeztethető az ásványi felszíneken történő polimerizáció22,23 (őspizza24) és felszíni katalízis25,26 kémiai hipotézisekkel. Ezenfelül alátámasztja azt a nézetet, hogy az ásványi felszíneken játszódó szelekciós dinamika elősegítheti a "hasznos" molekulák együttélését egy primitív genetikai rendszerben. Azonban az, hogy a prebiotikus evolúciónak ez a fontos szakasza pontosan milyen kémiai lépésekből állt, nyitott kérdés. Egy - a ligáz aktivitásra épülő - elképzelés szerint , rövid templátokból kiindulva, a hosszú komplementer építőelemek kémiai ligációja elvezethet hosszú templátok és kis szubsztrátok enzimatikus ligációjához, legvégül pedig a monomerek egymás utáni beépülésével működő templát-irányított polimerizációhoz. A modellben lévő azon feltételezés, hogy még a nagyon rövid oligonukleotidok is rendelkeznek bizonyos fokú replikázképességgel, nem életszerű. Egy mostanában előállított ribozim képes egy maximum 14 nukleotidból álló templát polimerizációját katalizálni kb. 0,967-es nukleotidonkénti pontossággal27. De van három bökkenő: a ribozim maga több, mint 180 nukleotid hosszúságú, a sebessége viszonylag kicsi, és reakció után a templát és a másolat nem válnak szét. A modell alapvető üzenete azonban érvényes marad, ha a minimális replikázhosszt realisztikusan választjuk meg, ebben az esetben azonban a számítások nagyon nehézkessé válnának. Jelenleg az egyetlen remény, hogy hamarosan találunk egy hatékony, nem enzimatikus RNS replikációs rendszert1,26, ami replikáz-funkció betöltésére képes, megfelelő méretű molekulákat tud termelni. Amint ez megtörtént, az ásványi felszíneken történő további evolúció reciprok altruizmus segítségével lehetséges.
Módszerek
A replikátorpopuláció evolúciójának vizsgálatát egy stochasztikus sejtautomata modellel végeztük, mivel a térbeli mintázatok döntő szerepét valószínűsítettük a rendszer dinamikájában. A replikációs "aréna" (felszín) egy 400x400-as négyzetrács volt, toroid határfeltételekkel a peremhatások elkerülése végett. Minden egyes négyzetrács (cella) lehet üres, vagy pedig elfoglalhatja egy replikátor. Amennyiben foglalt, úgy az adott cella jellemezhető a rajta lévő replikátor szekvenciájával. Minden egyes Monte Carlo-lépés során minden egyes cella állapota egyszer felülíródik véletlenszerű sorrendben, a következő szabályok alapján.
• ha a cella üres, nem történik semmi;
• ha foglalt, akkor Pd valószínűséggel az ott lévő replikátor elbomlik;
• amennyiben a replikátor nem bomlik el, úgy egy potenciális templát és
valószínűséggel (ahol s a potenciális replikátorok száma a négy szomszédos cellában; r az egyik véletlenül választott szomszédos replikátor replikáz-aktivítása; t a fenti templát molekula templát hatékonysága; n a templátban lévő monomerek száma) replikálódik, és egy új replikátor születik.
d egy globális változó, ami a hozzáférhető monomerek mennyiségét fejezi ki. Értéke az egész négyzetrácson ugyanannyi, ami egy ésszerű választás, ha feltételezzük, hogy a monomerek diffúziója gyors.
az összes cellára összegezve (m egy mono-mermennyiséget meghatározó konstans, ni,j az i,j pozícióban lévő replikátor hossza és l a négyzetrács oldalhosszúsága).
• a modell diffúziós változatában egy diffúziós lépés történik, ami a Toffoli-Margolus algoritmus alkalmazását jelenti egy véletlenül választott 2x2 cellából álló négyzeten D valószínűséggel.
Csábító lenne A, B, C, D absztrakt monomerjeinket valós RNS bázisokkal azonosítani. Egy nemenzimatikus templát oligomerizációs folyamat kísérletes vizsgálatakor a citidin a mi A monomerünkhöz hasonlatosan viselkedett. Ámde absztrakt monomerjeink használatával valójában egy gyakorlatias kódolást valósítottunk meg a következők szerint. Rendeljünk hozzá egy katalitikus doménhoz egy (önkényes) véletlen bázisszekvenciát, mondjuk AGGUGCCGAA. A mi modellünkben ez egy BBBBBBBBBB szekvenciának felel meg. Így az absztrakt 'B' jelentése bármilyen valós bázis, ami az adott domén katalitikus aktivítását javítja. Egy báziskicserélődés tönkretehet egy funkciót (D monomer beépülésének esete), javíthat azon (ami az evolúció elé nem állít semmilyen akadályt), avagy javíthat azon, miközben tönkretesz egy másik funkciót.
1 A cikk eredetileg a Nature 2002. november 21-i számában jelent meg, angol nyelven: In Silico Simulations Reveal that Replicators with Limited Dispersal Evolve Towards Higher Efficiency and Fidelity. Nature 420. 2002. 340-343. A cikk ismertetése a News and Views rovatban: Gerald F. Joyce (2002) Molecular Evolution: Booting up life. Nature 420: 278-279.
Kulcsszavak: molekuláris evolúció, replikátor, replikáz-aktivitás, másolási hűség, templát-hatékonyság, sejtautomata modell
Köszönettel tartozunk két, a névtelenség homályába burkolózó bíráló hasznos észrevételeiért. Hálás köszönet az Országos Tudományos Kutatási Alap által nyújtott pénzügyi támogatásért.
A leveleket, háttéranyagokra vonatkozó kéréseket Szathmáry Eörsnek címezve várjuk (e-mail: szathmary@colbud.hu. A felhasznált számítógépes algoritmus letölthető_ ftp://hera.colbud.hu/users/szathmary/replik.c címen
IRODALOM
1. Joyce G.F. & Orgel, L.E. (1999) Prospects for understanding the origin of the RNA world. In: (R.F. Gesteland, T.R. Cech & J. F. Atkins, eds.) The RNA World 2nd Ed., pp. 49-77, Cold Spring Harbor Lab. Press, Cold Spring Harbor, N.Y..
2. Eigen, M. (1971) Self-organization of matter and the evolution of biological macromolecules. Naturwiss. 58, 465-523.
3. Poole, A., Jeffares, D. & Penny, D. (1999) Early evolution: the new kids on the block. BioEssays 21, 880-889.
4. James, K.D. & Ellington, A. D. (1998) The fidelity of template-directed oligonucleotide ligation and the inevitability of polymerase function. Orig. Life Evol. Biosphere 29, 375-390.
5. Scheuring, I. (2000) Avoiding Catch-22 of early evolution by stepwise increase in copying fidelity. Selection 1, 135-145.
6. Wolfram, S. (2002) A New Kind of Science. Wolfram Research, Inc..
7. Trivers, -r. -l. (1971) The evolution of reciprocal altruism. Quart. Rev. Biol. 46, 35-57.
8. Nowak, M. & Sigmund K. (1992) Tit For Tat in heterogeneous populations. Nature 355, 250.
9. Inoue, T. & Orgel, L. E. (1983) A nonenzymatic RNA polymerase model. Science 219, 859-862.
10. Florentz, C. & Giegé, R. (1995) tRNA-like structures in plant viral RNAs. In: (D. Söll and U. L. RajBhandary, eds.) tRNA: Structure, Biosynthesis, Function. pp. 141-164. ASM Press, Washington.
11. Galas, D. J. & Branscomb, E. W. (1978) Enzymatic determinants of DNA polymerase accuracy. Theory of coliphage T4 polymerase mechanisms. J. molec. Biol. 124, 653-687.
12. Goodman, M. F. & Fygenson, D. K. (1998) DNA polymerase fidelity: From genetics toward a bio-chemical understanding. Genetics 148, 1475-1482.
13. Wang, J. et al. (1997) Crystal structure of a pol á family replication DNA polymerase from bacterio-phage RB69. Cell 89, 1087-1099.
14. Doublié, S. et al. (1998) Crystal structure of a bacteriophage T7 DNA replication complex at 2.2 Å resolution. Nature 391, 251-258.
15. Kiefer, J.R. et al. (1998) Visualizing DNA replication in a catalytically active Bacillus DNA polymerase crystal. Nature 391, 304-307.
16. Steitz, T.A. (1998) Structural biology. A mechanism for all polymerases. Nature 391, 231-232.
17. Toffoli T. & Margolus N. (1987) Cellular Automata Machines: A New Environment for Modeling. MIT Press, Cambridge, Mass..
18. Boerlijst, M. C. & Hogeweg, P. (1991) Spiral wave structure in prebiotic evolution: Hypercycles stable against parasites. Physica D 48, 17-28.
19. Czárán, T. & Szathmáry, E. (2000) Coexistence of replicators in prebiotic evolution. In: The geometry of ecological interactions: Simplifying Spatial Complexity. Cambridge University Press, Cambridge. Pp. 116-134.
20. Szathmáry, E. & Demeter, L. (1987) Group selection of early replicators and the origin of life. J. theoret. Biol. 128, 463-486.
21. Szathmáry, E. & Maynard Smith, J. (1993) The origin of chromosomes II. Molecular mechanisms. J. theoret. Biol. 164, 447-454.
22. Ferris, J. P. et al. (1996) Synthesis of long prebiotic oligomers on mineral surfaces. Nature 381, 59-61.
23. Orgel, L.E. (1998) Polymerisation on the rocks: Theoretical introduction. Orig. Life Evol. Biosphere 28, 227-234.
24. von Kiedrowski, G. (1996) Primordial soup or crêpes? Nature 381, 20-21.
25. von Kiedrowski, G. (1998) Surface-promoted replication and exponential amplification of DNA analogues. Nature 396, 245-248.
26. von Kiedrowski, G. & Szathmáry, E. (2000) Selection versus coexistence of parabolic replicators spreading on surfaces. Selection 1, 173-179.
27. Johnston W. K. et al. (2001) RNA-catalyzed RNA polymerization: accurate and general RNA-templated primer extension. Science 292, 1319.