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于是，理论与现象的高度吻合让协同进化假说收获了广泛的认可。当然，同之前的三种假说一样，协同进化假说也有自己的缺点：那些箭头代表的并不都是现代细胞真实的生化反应，有许多是推测中的元祖生化反应，而这是存在争议的XI。但这又或许是因为图4—37的注意力完全集中在了氨基酸的相互转化上，如果把氨基酸当作有机酸的产物，那种关联性也就增强了许多，更何况，那些生化反应虽然存在争议，但元祖与现代细胞有着不同的生化反应，却是完全合理的推测。
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所以总的来说，协同进化假说是一个非常有希望的假说，将遗传密码的进化与生化反应的进化结合起来，这是高屋建瓴的见解。时至今日，绝大多数的研究者都认可“遗传密码最初只编码了少数几种氨基酸，然后才在进化中不断扩大到如今的20种”。至于最先得到编码的是哪几种，G开头的4种，即甘氨酸、丙氨酸、天冬氨酸和缬氨酸，又是最被认可的，因为它们的合成反应最简单，而且的确位于密码子扩充路线的起点上。甚至，也有假说认为这4种也有先来后到，结构最简单的甘氨酸曾经独占所有G开头的密码子XII。
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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？ [:1700256345]
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·密码倒过来·
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在上一节的三个经典假说之外，时至21世纪，我们还有许许多多关于遗传密码起源的年轻假说，新兴的信息论和博弈论都曾给我们开启过新的视角。不过，我们没有那样多的纸面展开讨论，眼下，让我们针对上一节的遗憾，再介绍一个“密码子催化假说”。
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这个假说是在2005年（这真是重要的一年，你可以找找看，本书里已经出现了多少个2005年）由科罗拉多大学博尔德分校的分子生物学家谢莉·科普利（Shelly Copley）、圣菲研究所的生物化学家埃里克·史密斯和乔治·梅森大学的生物力学家哈罗德·莫罗维茨三人合作提出XIII，它针对的是一个最直接却迟迟未曾得到回答的问题：最开始的时候，氨基酸到底是怎么与密码子关联起来的？
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图4—37 “协同进化假说”中的密码子重新分配关系图。箭头表示不同氨基酸的相互转化，同时，每一个箭头两端的一组密码子都只改变了一个碱基。另外，虚线框住的密码子可能原本属于谷氨酸和天冬氨酸，但转给了它们的酰胺。（作者绘）
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而这个假说的答案也非常直接：氨基酸就是被RNA上的密码子直接催化出来的！
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简单地说，这个假说的主角是两个核苷酸组成超短的RNA[7]，而其中第一个核苷酸的核糖，就能用那个特别活跃的2号羟基再去结合一个有机酸。这是非常合理的一步，直到今天，许多转运RNA也都是利用这个羟基去结合氨基酸的[8]。
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但随后就发生了假说中最有趣的事情：这个超短RNA上的两个碱基会“前后夹攻”这个有机酸，真的把它催化成一个氨基酸。而4种碱基拥有各不相同的催化能力，它们组合起来，催化出来的氨基酸也会各不相同。
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比如说，α-酮戊二酸如果夹在G和A之间，就会被催化成谷氨酸，如果夹在C和A之间，就会被催化成谷氨酰胺，如果夹在两个C之间，就会被催化成脯氨酸，如果夹在C和G之间，就会被催化成鸟氨酸-鸟氨酸不是标准氨基酸，但却是细胞制造精氨酸的直接原料。你看，这些催化产物，竟与第一位密码子的规律一模一样（参见图4—33）。
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根据科普利三人的推演，这两个碱基可以催化出20种标准氨基酸中的15种，而且近乎完美地吻合了标准遗传密码的前两位。作为一种科学假说，这的确是令人振奋的构想。这个假说目前虽然没有获得足够扎实的实验证据，但在化学机制上是明晰的，很容易设计实验检验一番。如果氨基酸与密码子在化学上的直接联系最终得到了证明，哪怕只有一部分得到了证明，我们也几乎可以肯定那就是进化极早期的事情，然后以此为线索，我们可以串联起许多的事情。
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首先，我们本来是在现代的生化反应里，从蛋白质催化的生化反应中总结出了第一位密码子的规律，如果这样的规律在RNA的催化反应中就已经出现，那么蛋白质的催化反应就很可能是接管并优化了RNA的催化反应，这与整个RNA世界假说非常的一致。
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图4—38 一种α-酮酸结合在二核苷酸的第一个核糖的2号羟基上，然后被前后两个碱基共同催化成某种氨基酸。这个变化示意图省略了包括氨在内的其他反应物和生成物。这里出现了一个“α-酮酸”，本章之后的“延伸阅读”会介绍它。（作者绘）
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其次，这个假说又能良好地兼容协同进化假说，因为两者都在构造一种发展变化的遗传密码。稍有不同的是，遗传密码在协同进化假说中是随着细胞的生化反应逐步发展起来的，而在密码子催化假说中是在密码子本身的催化反应中直接建立起来的。但考虑到上一点，这种区别并没有那么重要。
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而且，这个假说甚至能与完全脱离了RNA世界假说的蛋白质世界假说呼应起来。在第六章结尾的时候，我们说过，在生命起源的图景中，还有一类代谢先行的主张认为，是蛋白质而不是RNA率先实现了自我催化复制，RNA反而是这些蛋白质的催化产物。其中比较重要的，又一次是在2005年，日本奈良女子大学的池原健二提出了一个“GADV蛋白质世界假说”XIV。这个假说注意到，最初的蛋白质不但不需要20种，连15种氨基酸都用不了，而只需甘氨酸、丙氨酸、天冬氨酸和缬氨酸4种最容易合成的氨基酸，就能折叠出形态丰富的蛋白质，满足一般的催化需求了。[9]咦，这不是上一节末尾，协同进化假说认可的最早的4种氨基酸吗？在这里，它们也是密码子催化假说里最先产生的一批氨基酸，因为碱基G是这个催化假说里首先发挥作用的，而这4种氨基酸的密码子全都是G开头的。
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这些假说的分歧与印证让我们俨然面对着一场登临庐山的奇遇，不同的研究者沿着不同的道路去探索进化的源头，从各自的位置上看到了远近高低各不同的山景。奈何40亿年来的浮云尽遮望眼，谁也不能认识庐山的真面目。然而当我们哪一天抵达了最高层，一定会发现那些纷争的假说原来描述了同样的事情，明白RNA与蛋白质如何编织出最复杂的耗散结构，“仰观势转雄，壮哉造化功”。
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更妙的是，这个密码子催化假说不只关联起了许多已知的事情，还给另一个悬而未决的问题带来了启发：上面的一切假说都在讨论氨基酸与密码子是如何建立起的对应关系，但在真实的细胞内，氨基酸是由转运RNA携带的，而我们早就介绍过，转运RNA上的是反密码子，并不是密码子（参见图2—48），既然如此，我们在这里讨论氨基酸与密码子的关系，又有什么意义呢？
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然而，有了密码子催化假说，这个问题就有了无数的解决方案。比如就按科普利等人提出的，如图4—39，只有两位的原始密码子催化出了氨基酸，然后就带着这个氨基酸去和原始的反密码子互补配对。这样一来，这个氨基酸就很容易通过一种简单的酯交换反应，转移到原始的反密码子上了。我们似乎还可以继续设想，当这些原始的反密码子又带着氨基酸去和原始基因互补配对，那些氨基酸也就按照基因的顺序排列了起来，有了翻译的机会。
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哈，这像极了一种名叫“阿特巴希码”的加密法：第一步，信息用一套字母写成明文；第二步，所有字母通过一种互补配对的规则交换位置，明文就变成了密文，信息也被藏了起来；第三步，知道互补配对规则的人把字母还原回去，密文就又变成了明文，信息也就顺利地读出来了。唯一不同的是，密码中的信息是抽象的，而遗传密码携带的氨基酸却是具体的，而且直接连接在密码上。
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图4—39 带着氨基酸的二核苷酸与某条RNA链互补配对，氨基酸就会与RNA链上对应的2号羟基交换位置，即“酯交换反应”，由此，出现了原始密码子和原始反密码子，它们都只有两位。其中，原始密码子相当于前两位，原始反密码子相当于后两位。（作者绘）