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Lexikon der Biologie: Hyperzyklus

Hyperzyklus m, von M. Eigen postulierte zyklische Folge von Reaktionen zwischen primitiven, präbiotischen Nucleinsäuren und Proteinen, die als Ursache der spontanen Entstehung replikativer Systeme und damit des Übergangs von der chemischen Evolution zur biologischen Evolution angenommen wird. Wesentlich am hyperzyklischen Reaktionsprinzip ist die Rückkopplung des Phänotyps auf den Genotyp. Diese Rückkopplung wird durch eine zyklisch geschlossene Reaktionsschleife bewirkt, die den Reproduktionszyklen des (möglicherweise auf mehrere RNA- oder DNA-Moleküle verteilten) Genotyps überlagert ist. Dies führt zu einer geregelten Coexistenz aller am Hyperzyklus beteiligten Komponenten. Kompartimentierung des Hyperzyklus stabilisiert diese Integration und schränkt die Ausbreitung parasitärer Entartungen ein, die aufgrund der Genotyp-Phänotyp-Dichotomie nicht auszuschließen sind. Verwirklichen läßt sich das hyperzyklische Prinzip auf vielfältige Weise, etwa mit Hilfe aktivierender und inhibierender Elemente bei der Replikation, wie Promotoren, Repressoren und Derepressoren. In der Natur wurde ein hyperzyklischer Mechanismus bei der RNA-Phagen-Infektion (Bakteriophagen, einzelsträngige RNA-Phagen) von Escherichia coli beobachtet, und zwar bei der Etablierung phagenspezifischer Replikation durch die im Phagen codierten Proteine. Typische Kennzeichen sind simultane Verstärkung von Phagen-RNA und ihrer Übersetzungsprodukte innerhalb einer hyperbolisch verlaufenden Reaktionsphase. (Bei hyperbolischer Verstärkung verkürzen sich die Zeitabschnitte, innerhalb derer eine Population sich verdoppelt, während sie bei exponentieller Verstärkung konstant bleiben.) Leben.

R.W.-O.

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