La fase conclusiva di questa lezione pone una domanda volutamente netta: cosa deve già esistere perché la sintesi peptidica e l'immagazzinamento dell'informazione siano accoppiati? A una lettura attenta, il materiale di partenza non risponde con "un apparato di traduzione semplificato". La risposta è piuttosto che il sistema più antico era un sistema catalitico ereditabile minimale, in cui i filamenti di RNA fungevano contemporaneamente da messaggeri e da adattatori, e in cui i primi catalizzatori realmente indispensabili erano le replicasi — non le aminoacil-tRNA sintetasi.

L'accoppiamento funzionale prima di un apparato completo

L'accoppiamento funzionale significa che un adattatore che trasporta un amminoacido e un messaggero che trasporta la matrice vengono riconosciuti dallo stesso macchinario primitivo. Se uno stesso filamento di RNA può ripiegarsi in una conformazione simile a quella di un adattatore e fungere anche da matrice, il numero di componenti indipendenti richiesti per una sintesi peptidica simile alla traduzione cala drasticamente. In un simile schema, la formazione del legame peptidico diventa possibile prima di un ribosoma, prima di un corredo completo di tRNA e prima che esista qualsiasi sintetasi.

• Filamenti a doppio scopo. Un singolo RNA può combinare il ruolo di messaggero (matrice) e quello di adattatore: esattamente ciò di cui necessita un sistema di traduzione primordiale minimale.
• Caricamento diretto. L'affinità RNA–amminoacido e il trasferimento peptidico senza ribosoma possono fornire la fase di attivazione iniziale che nelle cellule moderne svolgono le sintetasi.
• Flessibilità conformazionale. La flessibilità rivelata dagli allineamenti di sequenze di tRNA è proprio ciò che consente a un singolo filamento di ricoprire due ruoli funzionali contemporaneamente.
• Catalizzatori semplici. I primi peptidi funzionalmente attivi erano con ogni probabilità brevi foglietti β o piccoli peptidi catalitici, non enzimi globulari moderni ripiegati con profonde tasche del sito attivo.

Le sintetasi e i tRNA separati come perfezionamenti successivi

Se il caricamento iniziale e la funzione di adattatore possono essere soddisfatti entrambi senza enzimi dedicati, allora le aminoacil-tRNA sintetasi e le molecole di tRNA libere diventano di controllo qualità componenti, anziché prerequisiti. Esse rendono più stretto l'abbinamento tra codone e amminoacido e aumentano la fedeltà traduzionale. Sono quindi da intendersi soprattutto come perfezionamenti che compaiono quando un sistema accoppiato già si replica ed è già sotto selezione — non come le condizioni che rendono possibile l'accoppiamento fin dall'inizio.

Le replicasi: i primi enzimi essenziali

L'accoppiamento da solo non è sufficiente. Per quanto elegante possa essere un ciclo simile alla traduzione, esso svanisce con la morte delle sue molecole, a meno che l'informazione che lo codifica non possa essere copiata. È questo l'argomento decisivo della diapositiva: la replicazione è ciò che trasforma un accoppiamento chimico irripetibile in una funzione ereditabile e selezionabile. Le replicasi di RNA — con la sintesi de novo del midivariante Qβ come analogo sperimentale di un simile sistema minimale di RNA incentrato sulla replicasi — forniscono esattamente questa capacità. Una volta che replicazione e catalisi peptidica sono funzionalmente collegate, le prime proteine realmente enzimatiche possono emergere e venire conservate.

I limiti di fedeltà rafforzano la stessa conclusione. Un apparato di traduzione completo richiede molti componenti che interagiscono con precisione; ai tassi d'errore attesi da una replicasi primordiale, un apparato così esteso non potrebbe essere mantenuto al di sotto della soglia d'errore, mentre una breve quasi-specie di RNA copiata da una replicasi sì. Lo schema minimale che privilegia la replicasi non è quindi una semplificazione di comodo, ma una diretta conseguenza dei limiti di fedeltà dell'epoca. Sintetasi, tRNA separati e traduzione completa compaiono più tardi come perfezionamenti che aumentano la fedeltà, sovrapposti a un nucleo già ereditabile.