一个 翻译的起源 并非单分子事件。原始翻译装置是一种 分布式的多组分功能:它需要模板 RNA、tRNA 衔接子、核糖体 RNA、核糖体蛋白、氨酰-tRNA 合成酶,以及辅助性能量、辅因子和加工因子。每个组分本身都必须由可遗传信息编码,而它们总体的信息需求远超任何一个短复制子所能承载的容量。
信息容量上限
- 每个组分都消耗信息:tRNA、rRNA、核糖体蛋白和合成酶是不同的分子,因此每一个都会增加一条复制必须维持的序列。
- 错误阈值:在每碱基突变率 μ 下,长度为 L 的复制子唯有在 μ·L 低于某一临界值时才能存续。较长的序列累积错误更快,会遭受突变衰退。
- 容量错配:即便是最小翻译系统所需的编码长度,也超过了单一短复制子能在错误阈值之下承载的容量。若一个单元试图编码全部内容,它就会被推过上限,并丢失自身的信息。
前提条件并不充分
可复制的 tRNA 大小 RNA 分子以及充足常见氨基酸的供给是必要前提,但它们并不能解决 协调、组装与编码 问题:哪种衔接子携带哪种氨基酸、衔接子如何对接在模板上,以及催化核心如何组装。单一短复制子无法与翻译共同涌现,因为它无法同时容纳自身的复制信息和整个分布式装置。
功能整合
出路不在于一个更大的单一复制子,而在于 多个短复制子的功能整合:每个单元都保持在其自身的错误阈值上限之下,而催化与编码耦合则让组合系统超越任何单一单元的容量。这就是通向超循环组织的概念之门。
