Sous-ensemble d'espèces et de réactions dans un réseau chimique tel que chaque réaction du sous-ensemble est catalysée par au moins une espèce produite au sein du sous-ensemble et que toutes les espèces du sous-ensemble sont produites à partir d'un petit 'jeu de nourriture' désigné en utilisant des réactions du sous-ensemble — permettant ensemble l'auto-soutien collectif.

Principe

Fermeture par catalyse et production : l'ensemble est catalytiquement fermé (catalyseurs internes) et génératif à partir d'entrées de base, de sorte que le réseau peut maintenir et reproduire ses espèces membres sans catalyseurs externes pour chaque réaction.

Démonstration

Exemple minimal : avec molécules nutritives F, réactions F→A (catalysée par C), F→B (catalysée par A), F→C (catalysée par B). Les trois espèces A,B,C catalysent la formation les unes des autres et forment donc un ensemble autocatalytique capable de production soutenue à partir de F.

Mauvaise application

Qualifier d'ensemble autocatalytique n'importe quel ensemble de réactions qui s'accélèrent mutuellement sans vérifier la fermeture catalytique et la possibilité de production à partir du jeu de nourriture, ou négliger les contraintes stœchiométriques/ressources et la faisabilité cinétique.

Conséquence

Prédit la possibilité d'auto-maintien collectif, de croissance et de résilience dans des réseaux de réactions ; sert de modèle formel dans les études sur l'origine de la vie et pour comprendre l'organisation des réseaux métaboliques.

Inversion

Un réseau ouvert sans fermeture catalytique ne s'auto-soutenira pas : sans catalyseurs internes ni fermeture de producibilité, les concentrations décroissent sauf si elles sont maintenues extérieurement, empêchant une réplication autonome de l'ensemble.

Limite

La définition dépend du schéma réactionnel choisi et de l'identification de la catalyse ; exclut les simples réactions autocatalytiques à une étape sauf si elles satisfont aux conditions de fermeture et de producibilité ; les effets stochastiques à faibles nombres de copies peuvent invalider les prédictions déterministes.

Tension sémantique

Souvent confondu avec l'autocatalyse d'une seule réaction (une espèce catalysant sa propre formation) : la tension porte sur la fermeture au niveau du réseau et la catalyse mutuelle versus l'autocatalyse mono-moléculaire.

Synthèse

Un ensemble autocatalytique est un sous-réseau catalytiquement fermé et génératif de réactions et d'espèces qui peut collectivement produire et soutenir ses membres à partir d'entrées de base, fournissant un mécanisme formel d'auto-maintien émergent dans les réseaux chimiques.