Việc tích hợp các phân tử tái bản cạnh tranh vấp phải một ràng buộc cơ bản: ngưỡng sai số. Một đơn vị tái bản dài duy nhất—được tạo ra, chẳng hạn, bằng cách nối nhiều gen vào một bộ gen—tích lũy quá nhiều đột biến trong mỗi chu kỳ tái bản. Khi tốc độ đột biến vượt ngưỡng, chuỗi chủ (master sequence) bị mất và thông tin đặc hiệu mã hóa trong đơn vị đó bị suy giảm. Do đó, không thể đạt được tích hợp chỉ bằng cách tạo ra một phân tử dài hơn; đơn vị tích hợp phải duy trì khả năng được chọn lọc so với phân bố đột biến của chính nó.
Ba con đường thay thế đã được đề xuất để tích hợp các phân tử cạnh tranh mà không vi phạm quan hệ ngưỡng đối với
- Ghép nối siêu chu trình: các gen được liên kết thông qua một chu trình xúc tác khép kín, nên sự tái bản của mỗi gen phụ thuộc vào sản phẩm của các gen khác. Điều này tạo ra một đơn vị chọn lọc ở cấp độ siêu chu trình, nhưng nó vẫn dễ bị tổn thương bởi các đột biến ký sinh và đòi hỏi sự khép kín xúc tác.
- Ghép nối qua trung gian dịch mã: các gen mã hóa các protein có hoạt tính chức năng (ví dụ, replicase hoặc synthetase) xúc tác quá trình tái bản hoặc dịch mã. Điều này cho phép phân công lao động và có thể tích hợp nhiều thông tin hơn so với một bộ gen RNA đơn lẻ, nhưng đòi hỏi một bộ máy mã hóa và đối mặt với các ràng buộc về độ chính xác.
- Phân chia ngăn: các gen hợp tác được bao bọc trong một ngăn chung (một tế bào nguyên thủy), nên chọn lọc tác động lên toàn bộ ngăn. Điều này có thể ổn định tích hợp và hạn chế sự khai thác của ký sinh, nhưng nó đưa vào các ràng buộc về duy trì ranh giới, hiệu ứng ngẫu nhiên và tái bản phối hợp.
Các con đường này không loại trừ lẫn nhau. Tiến hóa sớm có thể đã kết hợp tổ chức siêu chu trình, dịch mã và phân chia ngăn để đạt được các bộ gen tích hợp. Ràng buộc chung là mỗi con đường phải nằm trong ngưỡng sai số và quản lý tải lượng đột biến: tích hợp là một vấn đề chọn lọc, không chỉ là một liên kết vật lý.
