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而在这些专一高效的复杂功能中，毫无疑问，最重要的就是“蛋白质合成”。
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在今天的细胞内，蛋白质合成是中心法则的又一个重要环节。氨基酸在信使RNA、核糖体RNA、转运RNA的三重协作之下缩合起来，变成了多肽，又折叠成了蛋白质。所以，我们可以畅想，某些原始细胞的随机突变产生了这三种RNA的雏形，它们与氨基酸相互作用，就产生了最初的蛋白质。
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对于最初的蛋白质，我们无须苛求它立刻就能发挥什么重要的生化功能，因为那个自我复制的团体还很稚拙，会刻板地复制一切可及的RNA。那些催化合成蛋白质的RNA只要不闯什么祸，不害死整个原始细胞，就能存留在原始细胞的RNA基因组中，持续地复制下去。
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然而，蛋白质终究有着无限的潜力。它们在无数次的复制中积累了足够的突变，就会崭露头角，给原始细胞赋予复杂的结构，实现高效的催化，像今天这样成为生命活动最重要的功能物质，使纯粹的RNA世界变成一个“RNA-蛋白质联合世界”。这个世界里的细胞拥有RNA和蛋白质，但还没有DNA，我们将它称为“核糖细胞”（ribocell）。
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从原始细胞到核糖细胞的转变标志着中心法则最关键的部分已经落成，也代表着这个日益完善的控制系统又向着真正的生命靠近了一大步。实际上，第四章里总结的三种最基本的控制功能，很可能在这之后很短的时间内就全部实现了，那些核糖细胞也因此成为第一批真正意义上的生命。但这一大步究竟要怎样迈出是个非常复杂的问题，我们把它留到这一幕剩余的章节里细细讨论。眼下，我们权当这一步已经迈出，看看核糖细胞在之后的进化中遇到了什么样的麻烦。
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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？ [:1700256338]
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·两双螺旋，两种碱基·
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原始细胞或者核糖细胞有了完整的细胞膜，但基因组还是不够明确。因为在这些细胞内部，所有RNA都还是散装的、乱糟糟的一团。这就让原始细胞的每次分裂都充满了变数，每个后代细胞继承的基因不尽相同，比例也不定，好不容易突变出来的优良性状很可能被不均匀的遗传破坏掉。
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对此，核糖细胞似乎有一种非常简单的策略：把所有基因都写进一条RNA，再把这条RNA复制许许多多份，就能保证每个后代都有一个完整的基因组了，如今以RNA为遗传物质的病毒，大都是这样做的。[3]
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但可惜RNA有个无法克服的毛病：RNA链条越长，自行折断的概率越大。如图4—21，这是因为核糖在构成RNA之后仍然带有一个空闲的羟基，而这个羟基的攻击性非常强，它一方面给RNA赋予了丰富的催化能力，另一方面疯起来连自己都打，常常攻击旁边那个磷酯键，把自己的骨架打断，这在碱性溶液里尤其显著。所以RNA分子不能无限地延长，今天的RNA病毒用各种衣壳蛋白巩固了自己的RNA，整个基因组最多只有3万来个碱基，编码10多个基因I，对于碱性热液喷口上的核糖细胞来说，这个数字只能更小，复杂化仍然面临着严峻的障碍。
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图4—20 2019新型冠状病毒（分离株Wuhan-Hu-1，GenBank登录号MN908947）的基因组，约3万个碱基对编码了大约10个基因。（来自Furfur | Wikicommons）
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图4—21 碱性水环境中充斥着氢氧根离子，而核糖在2’位置上的那个羟基会招引氢氧根离子，把整个磷酸核糖骨架剪断。图中的黑色箭头指示电子对的转移。（作者绘）
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对于那些熟悉有机分子的读者，这个问题的解决之道已经含在嘴里了：换成脱氧核糖不就行了！
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脱氧核糖，顾名思义就是比核糖少个氧原子，而少的那个氧原子就在那个羟基上。当然，脱氧核糖构成的核酸已经不能再叫RNA了，它已经变成了我们期待已久的DNA。
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图4—22 核糖与脱氧核糖的比较图。如果你觉得右边还少了一个氢，那是因为在有机化学的键线式里，直接连接碳原子的氢原子通常省略不写。（作者绘）
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图4—23 双螺旋两种右旋构想图示。“碱基所在的曲面”是为了理解方便而构造的假想曲面，双螺旋的碱基会大致分布在这个曲面上，你可以将这幅图与图2—43对照一下。（作者绘）
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就因为这一个氧原子的区别，DNA不仅拥有更加牢固的骨架，还更容易与互补链稳定地缠绕起来，形成那个著名的双螺旋结构。在第六章里，我们曾把碱基互补配对的双链核酸比作一架梯子，所谓双螺旋，就是让这架梯子绕着某个旋转轴扭起来。但是，梯子具体怎么扭，却有图4—23中的两种方式：一种是像左边那样，像缠胶带一样缠在旋转轴上；另一种是像右边那样，像拧麻花一样两端朝不同的方向转动，旋转轴就是梯子固有的对称轴[4]。
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于是我们发现，某些以双链DNA为遗传物质的病毒，比如第十一章里那些新发现的巨型病毒，竟然可以拥有有上百万个碱基的基因组，编码上千种蛋白质。而对于细胞来说，哪怕只是一个细菌，也能用一个DNA双螺旋存下近千万个碱基组成的基因组，编码上万个蛋白质。这都是因为，DNA的双螺旋，实在要比RNA的双螺旋稳定得多了。
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对于那些好奇DNA来自何处的读者，这一章结束之后会有一篇“延伸阅读”，介绍一类非常古老，足能追溯到末祖身上的酶。但在正文里，我们要继续观察DNA与RNA的另一项重大差异。
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我们在中学的生物课上就已经知道，那个与腺嘌呤（A）配对的碱基，在RNA上是尿嘧啶（U），在DNA上却换成了胸腺嘧啶（T），比较一下这两个碱基的差别，你会发现T比U只多了一个甲基。