Auto-replicação

Roberto Takata

Introdução
A replicação de um elemento ou fator (organismo, objeto, símbolos, sistemas, etc.) nada mais é do que a produção de novas cópias, mais ou menos idênticas ao original. A auto-replicação é um processo de replicação eliciado pela presença do original: isto é, a presença de um original é uma condição necessária para a produção de cópias. A reprodução é um tipo especial de auto-replicação¹, na qual, não apenas novas cópias são produzidas – com o processo requerendo a presença do original -, como informações genéticas são também replicadas do original para as cópias – ou seja há herança².

Replicação
Imaginemos um elemento A que é produzido a partir de outros elementos: B, C e D. E imaginemos que, ao lado de A, são também produzidos os elementos: E e F.

B + C + D A + E + F   [1]

O processo [1] é o processo de produção de A – e também de E e F (considerados subprodutos, quando analisamos o processo com ênfase em A). A repetição de [1] leva a mais produção de A (e de E e F) – levando à uma replicação de A (e de E e F). B, C e D são insumos do processo [1] e A, E e F são produtos desse processo.

Imaginemos agora que C=E:

B + C + D A + C + F   [2]

Consideremos ainda o processo abaixo:

B + D A + F   [3]

Se o processo [3] não é possível ou ocorre a uma taxa menor do que [2], o elemento C é dito facilitador³ do processo [2]: a produção de A e F a partir de B e D. O C é um elemento necessário para a ocorrência de [2] (ao menos a uma certa taxa), mas não é consumido nesse processo (aparece tanto no termo à esquerda, quanto à direita da seta do processo)⁴.

Auto-replicação
Imaginemos agora           A=D=F (CE):

B + C + A A + E + A   [4.1]

Ou reescrevendo:

A + B + C 2A + E   [4.2]

Consideremos o processo abaixo:

B + C A + E   [5]

Se o processo [5] não é possível ou ocorre a uma taxa muito menor do que [4.2], a presença de A é necessária, o que a torna um insumo, mas ela não é consumida (está presente nos termos à esquerda e à direita da representação do processo), o que faz de A um facilitador. Mas A também é um produto do processo: não apenas o A inicial está presente no termo à direita, mas um A extra. Nesse caso temos uma auto-replicação: há um aumento no número de cópias e a presença do original é requerida.

Numa reação química, os insumos (exceto os facilitadores) são chamados de reagentes, os facilitadores são chamados de catalisadores. Em termos químicos, um auto-replicante equivale a um composto que catalisa a reação de sua própria produção – o processo é chamado de autocatálise. Um exemplo é a tripsina no estômago: a tripsina é formada pela quebra de uma cadeia de tripsinogênio, essa quebra, por sua vez, pode ser catalisada pela própria tripsina. Uma certa quantidade de tripsinogênio, então, gera inicialmente uma pequena quantidade de tripsina. Essa tripsina gerada atua sobre o tripsinogênio restante, acelerando a quebra, liberando mais tripsina. Com uma maior quantidade de tripsina, a quebra do tripsinogênio é acelerada. E o ciclo rapidamente aumenta de velocidade até que todo ou praticamente todo o tripsinogênio seja quebrado. A partir daí a reação cessa. Esse é também o processo de geração de príons – proteínas modificadas ligadas a certas doenças como o mal da vaca louca – que atuam sobre proteínas normais presentes em nosso organismo, gerando mais príons.

Nota1: "A reprodução é um tipo especial de auto-replicação..." - nem todos os autores seguem a terminologia aqui empregada. Boa parte entende a replicação ou a auto-replicação simplesmente como o nome que se dá à reprodução de organismos mais simples – bactérias, arqueas e vírus – ou de moléculas e sistemas como vírus de computador e memes. Outros tratam os termos como sinônimos.

Nota2: "...ou seja há herança" – na reprodução há dois componentes, o computador universal e o construtor universal (conforme a denominação de von Neumann). Em termos biológicos: o genótipo e o fenótipo; em termos computacionais: o software e o hardware. O primeiro componente dirige as ações do segundo, que produz cópias dos dois componentes.

Nota3: Por outro lado, se o processo [3] ocorre a uma taxa maior do que o [2], diz-se que C é um elemento inibidor.

Nota4: Isso, claro, considerando-se a produção de A e F. Sob o ponto de vista de C, o processo [2] pode ser na verdade um processo de replicação de C envolvendo a destruição do original. Nos casos que não envolvem reprodução (ver nota 1) ou a reprodução é 100% fiel, os processos [2] e [3], do ponto de vista de C, são indistinguíveis. Se houver reprodução de C, no entanto, e a taxa de fidelidade for menor do que 100%, os processos [2] e [3] serão distintos.