超循环理论

出处：按学科分类—自然科学总论 山东人民出版社《方法大辞典》第130页（1076字）

关于一组功能上耦合的自复制体综合的、连贯的进化问题的自组织原理。

这一理论属于分子生物学及分子生物物理学领域，与耗散结构理论、协同学一起成为70年代崛起的三种引人注目的自组织系统理论。

超循环理论的创始人是曾经获得诺贝尔化学奖的西德物理化学家M·艾根。

艾根特别注意考察了生物体内的快速化学反应，并从分子演化的角度来看待其中的一些问题。

通过进一步的实验和理论研究，他于1971年发表《物质的自组织和生物大分子的进化》一文，正式提出了超循环理论，以后深入工作，发展了这一思想，于1977年发表《超循环——自然界的一个自组织原理》一书，系统阐述了超循环理论。

艾根认为，核酸和蛋白质的关系，或更抽象地说信息和功能的关系，是互为因果的封闭的圈。从分析因果关系入手，艾根指出，在生命的起源和发展中的化学进化阶段之间，有一个生物大分子的自组织阶段。这个自组织过程有必要采取超循环的组织形式。他把循环分为由低到高的不同等级：相当于催化剂作用的反应循环，自催化或自复制单元的催化循环，最高级的是超循环，即由自催化或自复制单元循环联系连接起来的具有独特功能的非平衡反应网。

在超循环中，其中每个复制单元既能指导自己的复制，又对下一个中间物提供催化支持。

在具体地考虑生物大分子的自组织过程时，艾根指出：选择与进化的基础是代谢、自复制和突变。

其中尤以自复制对自组织过程至关重要。自复制是为保存信息所必需的，非耦合的自复制单元已可以保证从一代传至下一代的有限信息量的保存。

而超循环事实上是确保功能相关联的一些自复制单元所能共存的最简单的实际分子组织，是使可以自复制的功能联系能够进化的最简单系统。只要环境条件许可，它的出现是不可避免的，并且一旦建立就永存下去。艾根基于这些考虑，为生物大分子的进化以及超循环组织的进化建立了数学模型，并描述了从大分子到原生细胞的进化过程的各阶段。

从而开拓了探索生命起源这一前沿科学的新的方向，也为建立系统科学的体系提供了重要的理论素材。

超循环理论的提出，对一些重要的哲学问题，如原因和结果，信息和功能，必然和偶然，无序和有序等，都给出了新的科学的阐释。艾根建立这一理论的过程中，涉及到如何看待和处理模型与现实、抽象和具体、历史和逻辑可还原和不可还原的关系方面，对科学方法论也提出了一些富有启发性的见解。