A origem da tradução costuma ser imaginada como a montagem súbita de um ribossomo. Este slide segue outro caminho: parte da abundância pré-biótica de aminoácidos e pergunta de qual organização de ordem superior o primeiro aparelho de tradução deve ter feito parte.

Da química pré-biótica a um primeiro alfabeto

A síntese pré-biótica simulada (experimentos tipo Miller) e o inventário orgânico do meteorito de Murchison convergem em uma família restrita de aminoácidos alifáticos. Em vez de uma mistura uniforme, os rendimentos e as abundâncias no meteorito são fortemente enviesados: a glicina domina, seguida pela alanina, o ácido aspártico e a valina. Esse viés é a matéria-prima da qual um primeiro alfabeto genético pôde ser extraído.

Ordem de abundância e os primeiros códons do quadro GC

A ordem Gly > Ala > Asp > Val é usada para ordenar as primeiras atribuições de códons do quadro GC. Os códons formados por G e C correspondem primeiro aos aminoácidos mais simples e abundantes, de modo que a abundância química e o padrão inicial de codificação ficam alinhados. Nessa leitura, o sistema de codificação mais antigo é rico em GC, e suas atribuições são consequência da disponibilidade, e não do acaso.

O problema de nucleação de um hiperciclo

Um hiperciclo se comporta de modo diferente de um único replicador autocatalítico. Um replicador pode, em princípio, começar a partir de uma única cópia-molde; uma rede cíclica não pode, pois fechar o ciclo exige que todos os seus membros estejam presentes ao mesmo tempo. O primeiro aparelho de tradução, portanto, não é uma invenção molecular isolada. Ele precisa ser montado gradualmente a partir de uma quase-espécie rica em GC, com mutação e seleção adicionando e refinando seus componentes passo a passo até que o ciclo se feche.

Pontos fixos do hiperciclo de dois membros

A análise de pontos fixos de um hiperciclo de dois membros mostra que o resultado depende das constantes relativas de acoplamento que ligam os membros. Surgem três regimes qualitativos: competição direta, em que um membro supera o outro; seleção de um dos membros, dependendo das condições iniciais; e estabilização hipercíclica mútua, em que cada membro fortalece o outro. Somente o último regime sustenta um aparelho acoplado à tradução, pois é o caso em que a replicação de RNA e a síntese de peptídeos se reforçam mutuamente em vez de competir.

A tradução como limiar, não como invenção

O quadro que emerge é que o primeiro aparelho de tradução é um limiar em um sistema hipercíclico que liga a replicação de RNA, a síntese de peptídeos e o fechamento catalítico. A pergunta norteadora é XI. Como Iniciar a Tradução? O roteiro acima responde a ela: o ponto de partida é a abundância química, e o ponto de chegada é um ciclo autorreforçado alcançado por meio de mutação, seleção e acoplamento suficiente.