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Por qué una única unidad replicativa corta no puede iniciar la traducción
HYC-1979Lesson 1: Eigen, Schuster, Hypercycle
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Un origen de la traducción no es un evento de una sola molécula. Un aparato de traducción primitivo es una función distribuida y multicomponente: requiere ARN molde, adaptadores de ARNt, ARN ribosomal, proteínas ribosómicas, aminoacil-ARNt sintetasas y factores auxiliares de energía, cofactores y procesamiento. Cada componente debe estar codificado por información heredable, y en conjunto su demanda de información es mucho mayor que la que cualquier replicador corto puede portar.

Replicador corto únicoAparato de traducción mínimotecho del umbral de errorLos prerrequisitos pueden estar presentesARN del tamaño de un ARNt · aminoácidos comunespero no resuelven la codificación ni la coordinaciónse mantiene por debajo del techoun replicador cortoARN cortoLa demanda total supera el techocada componente añade una secuencia que mantenerARN moldeadaptadores de ARNtARN ribosomalproteínas ribosómicasaminoacil-ARNt sintetasasfactores de energía, cofactores y procesamientoIntegración funcional de varios replicadores cortoscada unidad se mantiene por debajo de su propio techo — juntas portan más información

El techo de capacidad de información

  • Cada componente cuesta información: los ARNt, los ARNr, las proteínas ribosómicas y las sintetasas son moléculas distintas, por lo que cada una añade una secuencia que la replicación debe mantener.
  • El umbral de error: con una tasa de mutación por base μ, un replicador de longitud L solo sobrevive mientras μ·L se mantiene por debajo de un valor crítico. Las secuencias más largas acumulan errores más rápido y sufren deterioro mutacional.
  • Desajuste de capacidad: la longitud de codificación necesaria incluso para un sistema de traducción mínimo supera lo que un replicador corto puede contener por debajo del umbral de error. Una sola unidad que intentara codificar todo sería empujada más allá del techo y perdería su propia información.

Los prerrequisitos no son suficientes

Las moléculas de ARN reproducibles del tamaño de un ARNt y un suministro de aminoácidos suficientemente comunes son prerrequisitos necesarios, pero no resuelven el coordinación, ensamblaje y codificación problema: qué adaptador transporta qué aminoácido, cómo se acoplan los adaptadores a un molde y cómo se ensambla el núcleo catalítico. Un replicador corto único no puede coemerger con la traducción, porque no puede mantener simultáneamente su propia información de replicación y todo el aparato distribuido.

Integración funcional
La salida no es un replicador único más grande, sino la integración funcional de varios replicadores cortos: cada unidad se mantiene por debajo de su propio techo del umbral de error, mientras que los acoplamientos catalíticos y de codificación permiten que el sistema combinado supere la capacidad de cualquier unidad individual. Esta es la puerta conceptual a la organización hipercíclica.