生命起源比你想的更简单

DNA内的蓝图所建造出来的。

以上的描述让我们回到了一个古老的谜题:先有鸡,还是先有蛋?DNA带有指示组装蛋白质的方法,然而如果没有蛋白质的帮忙,这些资讯也无法读取或复制,那么是哪一种大分子先出现?是蛋白质(鸡),还是DNA(蛋)?

当科学家的焦点转移到候选者RNA时,一个可能的解答浮现了。多才多艺的RNADNA一样,是由在细胞内担任了许多重要角色的核酸所构成。某些RNA可以将DNA的讯息转达给负责建造蛋白质的核糖体(而核糖体主要由另一类RNA组成)。RNA在执行其各项任务时,可以形成和DNA一样的双股螺旋结构,也可以和蛋白质一样以单股折叠成不同的构造。

1980年代初期,科学家发现了核糖(ribozyme),这是一种拥有酵素功能的RNA分子,此时鸡与蛋的谜题终于有了一个简单的答案:当第一个能自我复制的RNA分子出现时,生命诞生了。诺贝尔奖得主吉尔伯特(Walter Gilbert)于1986年在《自然》发表了一篇富含创意的文章,他写道:“我们可以想像一个RNA的世界,里面的成员仅有可催化自我合成的RNA分子因此当时演化的第一步,就是RNA发挥催化活性,在核酸汤中组装自己。”在这观点下,最早具有自我复制能力的RNA从无生命物质中诞生,执行各种现在是由RNADNA和蛋白质负责的功能。

其他许多线索也支持在生命演化历程中RNA早于DNA和蛋白质出现。举例来说,许多称为辅、可帮助酵素催化反应的小分子,里面也带有无明显功能的RNA核酸。科学家认为这种构造是“分子化石”,是DNA或蛋白质尚未出现、由RNA统驭生化世界的时代留下的遗迹。

不过这类线索仅能支持RNA早于DNA和蛋白质,并不能提供有关生命起源的资讯,在RNA世界之前,可能还有其他生命物体主宰的阶段。然而科学家将两个观点混淆,统称为“RNA世界”。在此我会用“RNA为始”来表示RNA与生命起源有关的概念,以和“RNA早于DNA和蛋白质”的概念区别。

RNA为始”的理论面对了许多难以回答的问题:最早能自我复制的RNA是如何形成的?吉尔伯特描绘RNA从无生命的核酸汤中形成的景象,有着巨大的障碍。

RNA的基本单元核酸是结构复杂的有机物质,它含有一个糖分子、一个磷酸分子和四种含氮碱基中的一种。因此每一个RNA核酸都带有910个碳原子、一些氮原子和氧原子,以及一个磷酸基,然后以精确的三维空间模式组合起来。同样的成份可以有许多不同的组合方式,形成数千种可串连的核酸,但这些分子都不是组成