É um pouco detalhado com o awk:
awk '
$1=="#pair:" {
sep=""
for (i=1; i<NF-2; i++) {
printf "%s%s", sep, $i
sep="\t"
}
print ""
printf "%s\t%s\t%s\n", $(NF-2), $(NF-1), $NF
next
}
1
' <<END
#pair: 0 1 2 3 4 5 6
0 0 1
#pair: 0 1 2 31 4 5 6
0 0 1
END
#pair: 0 1 2 3
4 5 6
0 0 1
#pair: 0 1 2 31
4 5 6
0 0 1