Inspired by protein folding, we explored the construction of three-dimensional structures and machines from one-dimensional chains of simple building blocks. This approach not only allows us to recreate the self-replication mechanism introduced earlier, but also significantly simplifies the process. We introduced a new set of folding blocks that facilitate the formation of secondary structures such as {\alpha}-helices and \b{eta}-sheets, as well as more advanced tertiary and quaternary structures, including self-replicating machines. The introduction of rotational degrees of freedom leads to a reduced variety of blocks and, most importantly, reduces the overall size of the machines by a factor of five. In addition, we present a universal copier-constructor, a highly efficient self-replicating mechanism composed of approximately 40 blocks, including the restictions posed on it. The paper also addresses evolutionary considerations, outlining several steps on the evolutionary ladder towards more sophisticated self-replicating systems. Finally, this study offers a clear rationale for nature's preference for one-dimensional chains in constructing three-dimensional structures.


翻译:受蛋白质折叠启发,我们探索了由简单构件的一维链构建三维结构与机器的方法。该方法不仅使我们能够重现先前提出的自复制机制,还显著简化了该过程。我们引入了一套新的折叠构件,这些构件有助于形成二级结构(如α螺旋与β折叠),以及更高级的三级与四级结构,包括自复制机器。旋转自由度的引入减少了对构件种类的要求,最重要的是将机器的整体尺寸缩小至五分之一。此外,我们提出了一种通用复制-构造器——一种由约40个构件组成的高效自复制机制,并阐述了其约束条件。本文还探讨了进化层面的考量,概述了迈向更复杂自复制系统的若干进化阶梯。最后,本研究为自然界偏好使用一维链构建三维结构提供了明确的原理阐释。

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