Một đơn vị tái bản sơ khai phải đối mặt với một ràng buộc vật lý khắt khe. Quá trình sao chép không bao giờ hoàn hảo, và ngưỡng sai số gắn lượng thông tin mà một thể tái bản có thể mang theo với độ chính xác của quá trình tái bản: chuỗi càng dài thì càng nhiều vị trí có nguy cơ bị sao chép sai trong mỗi vòng, và thông điệp được mã hóa càng nhanh bị bào mòn. Do đó, các thể tái bản sơ khai phải giữ đủ nhỏ để được sao chép với độ trung thực khả dụng, nhưng đồng thời đủ cấu trúc để mang một chức năng có ý nghĩa. Các phân tử thỏa mãn đồng thời cả hai yêu cầu này có kích thước khiêm tốn đến ngạc nhiên — cỡ tRNA, khoảng 70–90 nucleotide.
Sự đánh đổi giữa kích thước và độ trung thực
Viết điều kiện để duy trì một chuỗi có ý nghĩa là q̄m ·
Vì sao các phân tử giống tRNA phù hợp với khoảng cửa sổ này
Một RNA giống tRNA tuy nhỏ nhưng không phải không có hình dạng. Nó gấp lại một cách tái lặp được thành cấu trúc hình lá cỏ ba lá nhỏ gọn, rồi tiếp tục cô đặc thành cấu trúc hình chữ L ổn định, và có thể được nạp một amino acid ở đầu 3′. Tính tái lặp của cấu trúc gấp là đặc tính quyết định: cùng một chuỗi luôn cho ra cùng một hình dạng, nên một phân tử đơn lẻ có thể đồng thời là khuôn mẫu và là một thực thể chức năng. Kích thước nhỏ giữ nó dưới ngưỡng sai số; cấu trúc gấp ổn định cho phép nó thực hiện hóa học — nhận diện, liên kết, xử lý amino acid và hỗ trợ xúc tác.
Tích hợp mà không cần nối
Việc chia tổng lượng thông tin ra thành nhiều thể tái bản nhỏ giải quyết được vấn đề kích thước nhưng lại nảy sinh vấn đề mới: một tập hợp các thể tái bản độc lập chính là một tập hợp các đối thủ cạnh tranh, và kẻ ngắn nhất hoặc nhanh nhất sẽ thắng. Lập luận then chốt của trang này là việc tích hợp không đòi hỏi phải ghép các phân tử lại thành một hệ gene lớn. Sự tích hợp có thể mang tính chức năng: sản phẩm của mỗi phân tử — một RNA, một amino acid, một peptide, một bề mặt xúc tác — trở thành nguồn lực cho một phân tử khác. Khi các mối phụ thuộc đó khép lại thành một chu trình, tập hợp này hành xử như một đơn vị hợp tác duy nhất, và sự hỗ trợ lẫn nhau theo chu trình này chính là cách hiện thực hóa đơn giản nhất của tổ chức siêu chu trình. Liên kết chức năng, chứ không phải dung hợp cộng hóa trị, mới là điều giữ cho thông tin phân tán được nguyên vẹn.
Các phân tử giống tRNA như bộ tiếp hợp cho hóa học peptide nguyên thủy
Chính những phân tử này tạo nên cầu nối cho việc tổng hợp peptide. Một RNA giống tRNA có thể đóng vai trò bộ tiếp hợp hoặc sứ giả: nó mang một amino acid cụ thể và có thể chuyển amino acid đó cho một chuỗi peptide đang phát triển mà không cần bất kỳ bộ máy tinh vi nào. Vì chỉ cần xử lý một số lượng hạn chế các amino acid đủ phổ biến, và vì tính đặc hiệu có thể nằm ngay trong chuỗi của RNA, một nền hóa học giống dịch mã nguyên thủy trở nên khả thi khi dùng các thể tái bản vốn đã tồn tại vì những lý do khác.
Sự chuyển đổi cấu hình hf → FH
Việc một tRNA nhất định ở cấu hình hf hay FH phụ thuộc vào việc nó đang gắn với cái gì: một amino acid hay một chuỗi peptide. Việc chuyển amino acid sang chuỗi peptide sẽ lật phân tử từ hf sang FH. Mô hình giải thích thỏa đáng cách mà, khi không có bộ máy dịch mã tinh vi, một thông điệp vẫn có thể được đọc ra — trạng thái của chính tRNA ghi lại liệu bước chuyển đã diễn ra hay chưa, mang lại cho quá trình một hướng đi mà một cân bằng hóa học thuần túy không thể cung cấp.
Điểm cốt lõi: phân tử nhỏ, cấu trúc gấp ổn định và liên kết chức năng theo chu trình — chứ không phải một hệ gene lớn — mới là điều cho phép thông tin sơ khai tồn tại qua ngưỡng sai số.
Các đơn vị tái bản sơ khaiBốn thể tái bản RNA giống tRNA được sắp xếp trên một chu trình và chỉ được kết nối bằng các tương tác chức năng — nạp amino acid, chuyển peptide (trong đó chất mang lật từ cấu hình hf sang FH), hỗ trợ xúc tác và tái bản. Vì các mối phụ thuộc khép kín trở lại chính chúng, tập hợp này hành xử như một đơn vị tích hợp, nên thông tin phân tán tồn tại được mà không cần phải nối thành một hệ gene lớn duy nhất.
