À mesure que les premiers réplicateurs approchaient du seuil d'erreur, une nouvelle classe de molécules est apparue, capable de relier l'information codée par l'ARN à une fonction catalytique : de courts peptides de faible spécificité. Ces premières protéines fonctionnellement actives n'étaient pas des enzymes repliées modernes. Elles étaient constituées d'un répertoire prébiotique limité d'acides aminés et reposaient sur quelques groupements du squelette et des chaînes latérales pour former une poche catalytique rudimentaire.

Qu'est-ce qui les rendait fonctionnellement actives ?

• Structures simples : les protéines primitives étaient probablement constituées de courts peptides ou de petites protéines, n'utilisant qu'un ensemble restreint d'acides aminés. Leur activité catalytique provenait de quelques groupements du squelette et des chaînes latérales qui, ensemble, formaient une poche primitive.
• Rôle sélectionné : leur fonction probable était de soutenir la réplication en catalysant des réactions de synthèse — telles que l'activation des nucléotides, la polymérisation ou la formation de liaisons peptidiques — qui rétroagissaient sur le cycle de réplication.
• Fermeture catalytique : dans un contexte hypercyclique ou couplé à la traduction, les produits codés par un membre pouvaient renforcer la synthèse ou la réplication d'autres membres, reliant l'information de l'ARN à la catalyse protéique.
• Catalyseurs de transition : la traduction et la réplication de faible fidélité limitent la longueur des peptides et la précision catalytique. Seuls des proto-enzymes de faible spécificité pouvaient être maintenus avant l'évolution d'une meilleure correction des erreurs et d'une machinerie de traduction plus efficace. Ces protéines représentent une transition de la catalyse par l'ARN vers la catalyse protéique — et non l'apparition soudaine d'enzymes repliées modernes.