ต้นกำเนิดของกระบวนการแปลรหัส ไม่ใช่เหตุการณ์ที่เกิดจากโมเลกุลเดียว เครื่องมือการแปลรหัสแบบดั้งเดิมคือ หน้าที่ที่กระจายอยู่หลายองค์ประกอบ: ต้องใช้ RNA ต้นแบบ, tRNA ตัวปรับ, ribosomal RNA, โปรตีนไรโบโซม, aminoacyl-tRNA synthetases รวมถึงพลังงานเสริม ปัจจัยร่วม และปัจจัยในกระบวนการแปรรูป องค์ประกอบแต่ละส่วนต้องถูกเข้ารหัสด้วยข้อมูลที่ถ่ายทอดทางพันธุกรรมได้เอง และเมื่อรวมกันแล้ว ความต้องการข้อมูลของทั้งหมดมีมากเกินกว่าที่หน่วยจำลองแบบสั้นหน่วยเดียวจะรองรับได้
เพดานขีดจำกัดความจุข้อมูล
- ทุกองค์ประกอบมีต้นทุนทางข้อมูล: tRNA, rRNA, โปรตีนไรโบโซม และ synthetases เป็นโมเลกุลที่แตกต่างกัน ดังนั้นแต่ละชนิดจึงเพิ่มลำดับที่กระบวนการจำลองแบบต้องดูแลรักษา
- ขีดจำกัดความผิดพลาด: ที่อัตราการกลายพันธุ์ต่อเบส μ หน่วยจำลองแบบที่มีความยาว L จะอยู่รอดได้ก็ต่อเมื่อ μ·L ยังคงต่ำกว่าค่าวิกฤต ลำดับที่ยาวกว่าจะสะสมความผิดพลาดได้เร็วขึ้นและเสื่อมสภาพจากการกลายพันธุ์
- ความจุไม่สอดคล้องกัน: ความยาวรหัสที่ต้องการแม้เพียงสำหรับระบบแปลรหัสขั้นต่ำก็เกินกว่าที่หน่วยจำลองแบบสั้นหน่วยเดียวจะรองรับได้ภายใต้ขีดจำกัดความผิดพลาด หน่วยเดียวที่พยายามเข้ารหัสทุกอย่างจะถูกผลักให้เกินเพดานและสูญเสียข้อมูลของตนเอง
สิ่งจำเป็นเบื้องต้นยังไม่เพียงพอ
โมเลกุล RNA ที่จำลองแบบซ้ำได้ขนาดเท่า tRNA และปริมาณกรดอะมิโนที่พบได้ทั่วไปเพียงพอเป็นสิ่งจำเป็นเบื้องต้น แต่ไม่ได้แก้ปัญหา การประสานงาน การประกอบ และการเข้ารหัส : ตัวปรับใดพากรดอะมิโนใด ตัวปรับจับกับต้นแบบอย่างไร และแกนกลางตัวเร่งปฏิกิริยาประกอบขึ้นได้อย่างไร หน่วยจำลองแบบสั้นหน่วยเดียวไม่สามารถเกิดขึ้นพร้อมกับกระบวนการแปลรหัสได้ เพราะไม่สามารถบรรจุทั้งข้อมูลการจำลองแบบของตนเองและเครื่องมือที่กระจายอยู่ทั้งหมดไว้พร้อมกันได้
เหตุใดหน่วยการจำลองแบบสั้นเพียงหน่วยเดียวจึงไม่สามารถเริ่มกระบวนการแปลรหัสได้การเปรียบเทียบแบบสองแผง ด้านซ้าย: หน่วยจำลองแบบ RNA สั้นหนึ่งหน่วยอยู่ใต้เพดานขีดจำกัดความผิดพลาด ดังนั้นข้อมูลที่ดูแลรักษาได้จึงถูกจำกัดด้วยการกลายพันธุ์ ด้านขวา: องค์ประกอบที่ซ้อนกันของระบบแปลรหัสขั้นต่ำ — RNA ต้นแบบ, tRNA ตัวปรับ, rRNA, โปรตีนไรโบโซม, aminoacyl-tRNA synthetases และปัจจัยเสริม — ผลักดันความต้องการข้อมูลรวมให้เกินเพดานเดียวกันนั้น ลูกศรเชื่อมแสดงว่าเฉพาะการบูรณาการเชิงหน้าที่ของหน่วยจำลองแบบสั้นหลายหน่วยเท่านั้นที่ทำให้ระบบรองรับข้อมูลได้มากกว่าที่หน่วยใดหน่วยหนึ่งจะทำได้
