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如果你觉得那些括号干扰了你的阅读，那就切中了要害：DNA存储的遗传信息并非都有用，但是正如你的眼睛不可避免地要读到那些括号中的内容，然后在大脑里去掉它们，重新组织句子，最后获取那句话的意义，内含子也会不可避免地被转录到RNA里，然后再被设法剪掉，RNA才能发挥预期的生理功能。[6]
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“剪掉内含子”当然是一种酶促反应，而且必定是一种极其精密的酶促反应，否则就不能在长达数千个碱基的信使RNA上准确地找到内含子，把它刚刚好剪下来，再把断口整整齐齐地接上。于是，在内含子被发现的翌年，美国科罗拉多大学的生物化学家托马斯·切赫（Thomas Robert Cech）就开始了寻找这种酶的尝试，他选择的实验生物是四膜虫，一种非常好养活的单细胞真核生物[7]。
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图4—11 1993年的诺贝尔生理学或医学奖颁给了理查德·罗伯茨（Richard J. Roberts）和菲利普·夏普（Phillip A. Sharp），因为他们“发现断裂基因”（即内含子与外显子的区别）。（来自paloma.c、Science History Institute）
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1980年，切赫成功获取了大量带有内含子的四膜虫RNA，准备逐一加入四膜虫的细胞核提取物，哪种物质加入后剪掉了内含子，哪种物质就是他要寻找的酶了。但在第二年发表的论文里，他却报告了实验中遇到的怪事：根本等不及加入任何提取物，那些内含子自己就从RNA上跳下来了。这就强烈暗示着，从RNA上剪掉内含子的酶，就是这个RNA自己！[8]
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在之后的研究中，切赫不但明确了四膜虫的RNA真的是自己剪掉了自己的内含子，还明确了就是内含子自己剪掉了自己。I当然，也不是只有四膜虫有这个本事，我们现在知道，任何一种生命的细胞里，都有一些内含子能把自己剪下来，我们把它们称为“自剪接内含子”。像自剪接内含子这样具有催化能力的RNA，就叫作“酶RNA”[9]。
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几乎与此同时，1982年，耶鲁大学的生物化学家，西德尼·奥尔特曼（Sidney Altman）也有了类似的重大发现。不过他研究的不是内含子，而是转运RNA。
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刚刚转录出来的转运RNA不但要剪掉内含子，还要剪掉多余的头尾，才能拿去转运氨基酸。奥尔特曼与他的同事以大肠杆菌作为实验生物，研究了专门负责剪掉转运RNA多余头部的酶——“RNA酶P”。
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奥尔特曼很快就发现这种酶特立独行，与当时已知的任何RNA酶都不一样，因为这种酶除了蛋白质以外，本身也包含了一小段RNA。而当他研究这两种成分的功能时，更加惊人的事情发生了：即便把这个酶中的蛋白质完全除去，只剩下那段RNA，它也照样可以在试管内完全正常地加工转运RNA。可见，在RNA酶P里面，蛋白质只起到辅助作用[10]，那段RNA才真正地负责催化，是又一种酶RNA。而且说起来拗口又有趣的是，这还是一种“RNA酶RNA”，也就是“能够催化RNA的水解反应的RNA”。
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图4—12 1989年的诺贝尔化学奖由西德尼·奥尔特曼和托马斯·切赫共享，因为他们发现了RNA的催化能力。（Jane Gitschier摄）
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切赫与奥尔特曼的发现证明了并非只有蛋白质才有催化能力，RNA也同样可以有，这项石破天惊的新发现让他们分享了1989年的诺贝尔化学奖。
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当然，酶RNA也具有很高的多样性，并不只有自剪接内含子与RNA酶P这两种。比如早在第六章，我们就特意提醒过，核糖体是一种非常庞大的酶，其中催化氨基酸合成蛋白质的，就是其中的RNA。不过，核糖体实在太复杂了，20世纪80年代还无人研究出它的催化机制，直到2000年，我们才在计算机的帮助下确认了“核糖体RNA也是酶RNA”的事实[11]II。
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不管怎样吧，RNA具有催化能力是一个事实，那三人在20世纪60年代的预言的确成功了，但这个预言又只是他们宏大理论图景的一小半，RNA世界假说才是他们当时不谋而合的一大创想III。
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生命的起源：所有生命的共同祖先在40亿年前是怎样诞生的？ [:1700256330]
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·RNA复制酶RNA·
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在第十一章的结尾处，我们概括过RNA世界假说的主要内容，这里不妨将它说得更简单一些。最初，世界上出现的是“自己复制自己的RNA”，这样的RNA兼具遗传和催化的双重职责。后来，RNA把遗传的职责交给了DNA，把催化的职责交给了蛋白质，最终发展出了现在的中心法则。
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在20世纪60年代到70年代，我们已经知道某些病毒的遗传物质就是RNA，逆转录病毒还能把RNA里的遗传信息传递给DNA，所以，RNA能够承担遗传的职责已经没什么可怀疑的了。再到80年代，酶RNA的发现又肯定了RNA的催化能力。看起来，这一系列的事实让RNA世界假说的每一步都成了可能，越来越受期待。还记得第七章里那位因为率先实现了DNA测序法而荣获诺贝尔奖的沃尔特·吉尔伯特吗？RNA世界假说就是他在1986年总结并命名的IV。
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但继续推敲下去，我们又会发现，事情远不像看起来的那样简单。迄今为止，除了核糖体RNA，我们接触过的酶RNA，剪切也好，剪接也罢，都是在水解RNA[12]。这样的酶RNA再多也达不到“自己复制自己”[13]的效果，反而会像衔尾蛇一样自啖其尾，自己把自己吃干净。所以，要让RNA世界假说达到理论上的贯通，我们至少还要继续证明两件事。首先，我们要证明某些酶RNA能够以RNA为模板聚合出新的RNA，这样的酶RNA就被叫作“RNA复制酶RNA”；进一步地，我们还要证明某些RNA复制酶RNA能够复制自己，或者叫“自催化RNA复制酶RNA”，如果沿用上一章的比喻，那就是要找到“RNA做的镜子”，并且在其中找到“能照见本身的镜子”。
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啊，这可太难办了！
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因为迄今为止，我们在一切细胞和病毒当中找到的一切RNA复制酶都是蛋白质[14]，这实在不是什么好消息。不过，我们倒也不是非得从细胞或者病毒里面找到它。因为在RNA世界假说中，RNA的遗传和催化能力都早已让渡给了DNA和蛋白质，所以今天的有机体不保留这样的酶RNA也是情理之中的事情。当然，这绝不是说RNA复制酶RNA如今已经没有了就可以死无对证，我们即便不能在细胞和病毒里面找到它，也至少要在实验室中造出它，证明RNA确实有自己复制自己的能力，这样才能理直气壮地“找不到”。
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要单纯找到一种RNA复制酶RNA并非难事。早在1993年，哈佛大学的生物实验室就修改了四膜虫的内含子，获得了一种能够复制任意模板的酶RNAV。但这种酶RNA的复制原料并非任意的核苷酸，而是有三四个碱基的RNA片段，它必须先等这些片段一个接一个地匹配上了模板链，才能赶上去把它们连起来，这让它的速度和精度都没什么保证。
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最先解决这个问题的是美国麻省理工学院。2001年，该院校的科研人员在实验室里获取了一种新的酶RNA，能够利用给定的RNA模板，把已经开了头的RNA聚合工作继续推进14个碱基，其中，前11次聚合的准确率可以达到1 088/1 100。
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14个碱基算不上可观的长度，却是个好的开始。在此后几年中，越来越能干的RNA复制酶RNA在不同的实验室里诞生VI。到2014年，科学家们找到的RNA复制酶RNA已经能够聚合出长达200个碱基的RNA链了。但这些RNA复制酶RNA又都有些共同的缺陷，比如它们的模板只能是二三级结构比较简单的RNA，而且总倾向于聚合特定的碱基序列。
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目前为止最优秀的RNA聚合酶RNA来自美国的斯克里普斯研究所（Scripps Research Institute）[15]。生物化学家杰拉德·乔伊斯在2016年制取了一种名叫“24—3聚合酶”的酶RNA，它的长度只有大约150个碱基，却能在很短的时间内把目标RNA复制成原长度的1万倍，而且模板可以是非常复杂的RNA，包括多种酶RNA，甚至成熟的转运RNA。VII