Phân khoang là một bước chuyển quan trọng trong quá trình tiến hóa của sự sống sơ khai: nó biến đổi một siêu chu trình được liên kết về mặt chức năng—một tập hợp các phân tử tự sao chép mà sự sao chép của chúng mang tính xúc tác tương hỗ—thành một tiền tế bào, một đơn vị được bao bọc bởi màng có thể được chọn lọc như một tổng thể. Bên trong túi, động lực học siêu chu trình vẫn duy trì: mỗi tác nhân sao chép xúc tác cho sự sao chép của tác nhân kế tiếp, tạo thành một chu trình khép kín của sự phụ thuộc lẫn nhau. Tuy nhiên, ranh giới màng tạo ra một cấp độ tổ chức mới. Nó giữ các chất xúc tác và sản phẩm của chúng ở gần nhau, đảm bảo rằng các lợi ích xúc tác vẫn gắn liền với những tác nhân sao chép đã tạo ra chúng. Sự giam giữ trong không gian này ngăn cản sự khuếch tán của các phân tử có lợi ra xa nguồn gốc của chúng và làm giảm cơ hội cho các tiểu chu trình ký sinh lợi dụng hệ thống mà không đóng góp cho tập thể.

Chọn lọc giờ đây tác động lên cấp độ khoang. Những túi có tốc độ sao chép tập thể cao hơn, độ ổn định nội tại lớn hơn và phân chia hiệu quả hơn sẽ cạnh tranh thắng thế so với những túi kém hiệu quả hơn hoặc chứa các yếu tố ký sinh. Độ thích nghi của một tiền tế bào phụ thuộc vào các đặc tính nổi sinh: độ mạnh của sự liên kết xúc tác giữa các thành phần của nó, khả năng chống lại các tiểu chu trình ký sinh, độ trung thực trong việc phân tách các thành phần khi phân chia, và tốc độ mà nó sinh trưởng và phân chia. Điều quan trọng là, sự sinh trưởng và phân chia của khoang phải được liên kết với sự sao chép nội tại của các thành phần phân tử cấu thành nó; nếu sự phân chia xảy ra ngẫu nhiên hoặc không được liên kết với sự sao chép, các siêu chu trình có lợi có thể bị pha loãng hoặc mất đi.

Do đó, phân khoang giải quyết một hạn chế cơ bản của tổ chức siêu chu trình: bằng cách cho phép các mạng lưới hợp tác cạnh tranh như những tổng thể tích hợp, nó cung cấp một cơ chế cho sự tiến hóa của tính phức tạp. Tuy nhiên, khả năng tồn tại bị ràng buộc bởi các thực tế vật lý: sự hấp thu chất dinh dưỡng qua màng, tính thấm của màng, nhiệt độ, và độ trung thực sao chép đều đặt ra các điều kiện biên. Sự tương tác giữa những ràng buộc này và động lực học nội tại quyết định tiền tế bào nào sẽ tồn tại và sinh sôi.

Ví dụ: Chọn lọc giữa các túi

Hãy xem xét hai túi, mỗi túi chứa một mạng lưới siêu chu trình khác nhau. Túi A có sự liên kết xúc tác hiệu quả và phân chia nhanh chóng, trong khi Túi B chứa một tiểu chu trình ký sinh làm cạn kiệt tài nguyên hoặc phân tách các thành phần thiết yếu kém hiệu quả. Qua các vòng sinh trưởng và phân chia liên tiếp, quần thể Túi A tăng lên so với Túi B. Đặc tính được chọn lọc là mạng lưới nội tại tập thể của tiền tế bào—không phải bất kỳ phân tử đơn lẻ nào—chứng minh rằng chọn lọc tác động lên khoang được tích hợp.