การ หน่วยการจำลองแบบยุคแรก เผชิญข้อจำกัดทางกายภาพที่เข้มงวด การคัดลอกไม่เคยสมบูรณ์แบบ และ เกณฑ์ความผิดพลาด ผูกปริมาณข้อมูลที่ตัวจำลองแบบสามารถบรรทุกได้เข้ากับความแม่นยำของการจำลองแบบ: ยิ่งลำดับยาวขึ้น ตำแหน่งก็ยิ่งถูกเปิดเผยต่อการคัดลอกผิดในทุกรอบ และข้อความที่เข้ารหัสก็ยิ่งเสื่อมสลายเร็วขึ้น ดังนั้นตัวจำลองแบบยุคแรกจึงต้องคง เล็กพอ ที่จะถูกคัดลอกด้วยความเที่ยงตรงที่ใช้งานได้ แต่ก็ มีโครงสร้างพอ ที่จะบรรทุกหน้าที่ที่มีความสำคัญ โมเลกุลที่ตอบสนองทั้งสองข้อกำหนดพร้อมกันมีขนาดเล็กอย่างน่าประหลาดใจ — อยู่ในระดับของ tRNA ประมาณ 70–90 นิวคลีโอไทด์

การแลกเปลี่ยนระหว่างขนาดกับความเที่ยงตรง

เขียนเงื่อนไขสำหรับการคงไว้ซึ่งลำดับที่มีความหมายเป็น q̄_m · : คุณภาพการจำลองแบบเฉลี่ย q̄_m ความได้เปรียบในการคัดเลือก ของลำดับที่ถูกต้อง และจำนวนลูกหลาน ต้องรวมกันมีค่ามากกว่าการสูญเสียข้อมูลที่เกิดจากการกลายพันธุ์ เนื่องจากภาระจากการกลายพันธุ์เพิ่มขึ้นตามจำนวนตำแหน่งที่สามารถคัดลอกผิด จีโนมที่ยาวจึงต้องการความเที่ยงตรงสูง — และรีพลิเคสยุคดึกดำบรรพ์ที่ไม่มีการพิสูจน์อักษรก็ไม่สามารถให้สิ่งนั้นได้ ลำดับประมาณหนึ่งร้อยนิวคลีโอไทด์อยู่ใกล้เพดานในทางปฏิบัติแล้ว จีโนมหลายพันนิวคลีโอไทด์อยู่นอกเหนือความสามารถในสภาวะนั้น นี่คือเหตุผลที่การค้นหาหน่วยการจำลองแบบที่เสถียรหน่วยแรกหันไปทาง โมเลกุล RNA สั้น แทนที่จะเป็นโปรโตจีโนม

เหตุใดโมเลกุลคล้าย tRNA จึงพอดีกับช่วงที่เหมาะสม

RNA คล้าย tRNA มีขนาดเล็ก แต่ไม่ได้ไร้รูปร่าง มันพับอย่างทำซ้ำได้เป็นรูปใบโคลเวอร์ที่กะทัดรัดซึ่งควบแน่นต่อไปเป็นโครงสร้างรูปตัว L ที่เสถียร และสามารถเติมกรดอะมิโนที่ปลาย 3′ ได้ ความสามารถในการพับซ้ำได้คือคุณสมบัติชี้ขาด: ลำดับเดียวกันให้รูปร่างเดียวกันเสมอ ดังนั้นโมเลกุลเดียวจึงสามารถเป็นทั้งแม่แบบและวัตถุที่ทำหน้าที่ได้พร้อมกัน ขนาดเล็กทำให้อยู่ต่ำกว่าเกณฑ์ความผิดพลาด การพับที่เสถียรทำให้มันทำเคมีได้ — การจดจำ การจับ การจัดการกรดอะมิโน และการช่วยเชิงเร่งปฏิกิริยา

การรวมเข้าด้วยกันโดยไม่ต้องเชื่อมต่อ

การแบ่งข้อมูลทั้งหมดออกเป็นตัวจำลองแบบเล็กหลายตัวช่วยแก้ปัญหาขนาด แต่ก็สร้างปัญหาใหม่: ชุดของตัวจำลองแบบอิสระคือชุดของผู้แข่งขัน และตัวที่สั้นที่สุดหรือเร็วที่สุดก็ชนะ ข้อโต้แย้งหลักของสไลด์นี้คือการรวมเข้าด้วยกันไม่จำเป็นต้องเชื่อมโมเลกุลเป็นจีโนมขนาดใหญ่หนึ่งเดียว การรวมเข้าด้วยกันสามารถเป็น เชิงหน้าที่: ผลิตภัณฑ์ของแต่ละโมเลกุล — RNA กรดอะมิโน เปปไทด์ พื้นผิวเชิงเร่งปฏิกิริยา — กลายเป็นทรัพยากรสำหรับโมเลกุลอื่น เมื่อการพึ่งพาเหล่านั้นปิดเป็นวัฏจักร ชุดนั้นก็ทำตัวเป็นหน่วยร่วมมือหนึ่งเดียว และการสนับสนุนซึ่งกันและกันแบบวัฏจักรนี้คือการเกิดจริงที่ง่ายที่สุดขององค์กรแบบไฮเปอร์ไซเคิล การเชื่อมโยงเชิงหน้าที่ ไม่ใช่การหลอมรวมเชิงโควาเลนต์ คือสิ่งที่ทำให้ข้อมูลที่กระจายอยู่คงอยู่ครบถ้วน

โมเลกุลคล้าย tRNA ในฐานะตัวปรับสำหรับเคมีเปปไทด์ยุคดึกดำบรรพ์

โมเลกุลเดียวกันนี้เป็นสะพานไปสู่การสังเคราะห์เปปไทด์ RNA คล้าย tRNA สามารถทำหน้าที่เป็นตัวปรับหรือตัวส่งสาร: มันบรรทุกกรดอะมิโนจำเพาะและสามารถส่งกรดอะมิโนนั้นให้กับสายเปปไทด์ที่กำลังelongateได้โดยไม่ต้องมีเครื่องมือที่ซับซ้อน เนื่องจากต้องจัดการกรดอะมิโนที่พบได้ทั่วไปเพียงจำนวนจำกัด และเนื่องจากความจำเพาะสามารถอยู่ในลำดับของ RNA เอง เคมีคล้ายการแปลรหัสยุคดึกดำบรรพ์จึงเป็นสิ่งที่พึงจินตนาการได้โดยใช้ตัวจำลองแบบที่มีอยู่แล้วด้วยเหตุผลอื่น

การสลับโครงแบบ hf → FH

ว่า tRNA ที่กำหนดจะอยู่ในโครงแบบ hf หรือ FH นั้นขึ้นอยู่กับว่ามันยึดติดกับอะไร: กรดอะมิโน หรือสายเปปไทด์ การถ่ายโอนกรดอะมิโนไปยังสายเปปไทด์ทำให้โมเลกุลพลิกจาก hf เป็น FH แบบจำลองนี้อธิบายได้ดีว่า ในเมื่อไม่มีเครื่องมือการแปลรหัสที่ซับซ้อน ข้อความสามารถถูกอ่านออกได้อย่างไร — สถานะของ tRNA เองบันทึกว่าขั้นตอนการถ่ายโอนเกิดขึ้นแล้วหรือไม่ ทำให้กระบวนการมีทิศทางที่สมดุลเคมีธรรมดาไม่สามารถให้ได้

ข้อสรุป: โมเลกุลเล็ก การพับที่เสถียร และการเชื่อมโยงเชิงหน้าที่แบบวัฏจักร — ไม่ใช่จีโนมขนาดใหญ่ — คือสิ่งที่ทำให้ข้อมูลยุคแรกอยู่รอดผ่านเกณฑ์ความผิดพลาดได้