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比较确定的事实是，今天的转运RNA可以用不同的方式分成两个部分：或者在一级结构上分成前后两段，一段的末尾是反密码子，另一段的末尾携带了氨基酸，或者在三级结构上分成上下两半，一半具有反密码子，另一半携带氨基酸。我们现在有较充分的理由认为，最初的转运RNA只有今天的一半。
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但是，这两个一半是怎样结合起来的，却是个棘手的问题，我们又不得不面对众说纷纭的假说了。
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在上一章里，我们讨论了遗传密码的起源，讨论了那些密码子是如何与氨基酸进化出了确定的对应关系。但在真实的细胞内，氨基酸与密码子根本没有接触的机会，反而是与带有反密码子的转运RNA直接相连的。那么，这种连接关系是如何建立的呢？上一章结尾处有一个非常简略的描述，但它仍然与细胞里的真实情况大相径庭。在真实的细胞内，转运RNA的作用至关重要，无可取代，要解释生命的起源，就必须先解释转运RNA的起源。
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坦率地说，这一章是作者写得最犹豫的一章。一方面，它的意义极端重大，既向前收拢了整个RNA世界，又向后引导了RNA-蛋白质的联合世界，是中心法则最关键的一次飞跃，在我们的故事里绝不可以回避。但是另一方面，到这本书写成的时候，这一章里涉及的大部分问题都还既前沿又生僻，研究者们莫衷一是，所有的假说都还处于奠基和构想的阶段，其中或许有一两个影响更大，却也远远谈不上主导。所以，这一章只能在所有假说里冒昧地寻求一些可能的共性，而忽略掉它们的冲突，整理出一条与整个故事最吻合的线索。
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所以，在这一章正式讲述的内容之外，一切问题都还有更多的可能。在假说与假说之间，在偶然与规律面前，我们都需要时刻清醒，维持观念的平衡，对于这个问题的研究者、本书的作者以及认真的读者来说，这是一件“战战兢兢，如临深渊，如履薄冰”的事情。
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就让我们从转运RNA引出的两个难题开始吧。
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转运RNA的长度通常在75个碱基到90个碱基之间，正如我们第六章就说过的，如图4—9，整个转运RNA的三维形态就像一只鸡大腿，反密码子长在大腿根的“反密码子臂”上，氨基酸结合在大腿尖的“CCA尾”上。这立刻就引出了一个问题：在上一章结尾的构想里，氨基酸是通过简单的化学反应，直接从密码子转移到反密码子上的，但在真实的转运RNA上，氨基酸与反密码子距离之远，以至于根本不可能建立任何化学联系，这又该如何解释呢？
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不仅如此，转运RNA毕竟是个RNA，不可能先天地带有氨基酸。在今天的细胞内，这两种物质是通过一类“氨酰转运RNA合成酶”（aaRS）连接起来的。通常，一个细胞有20种标准氨基酸，就同样有20种aaRS。然后，每种aaRS都能带着某种氨基酸，去寻找对应的转运RNA结合上去，给每只鸡大腿都蘸上正确口味的氨基酸，转运RNA和氨基酸的关系，也就确定了。
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图4—45 氨酰转运RNA合成酶的极简图示。aaRS由3个域组成，C端域结合在转运RNA的受体臂和T臂上，反密码子域结合在反密码子臂上，催化域预先结合了一个对应的氨基酸，负责把氨基酸结合到转运RNA的CCA尾上。本书并不打算讨论这种酶的催化机制，所以只需这样看个大概就可以了。（作者绘）
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所以，对于遗传密码来说，这是绝对关键的一步。在细胞里，如果某种aaRS发生了关键的突变，氨基酸就很可能被安装到其他反密码子的转运RNA上，这种氨基酸与密码子也就有了新的对应关系，细胞的遗传密码也就跟着改变了。
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在上一章，我们介绍过遗传密码的协同进化假说，讨论了密码子在进化中逐步扩充的事情。这个假说如果成立，那么毫无疑问就是通过这种机制实现的。作为一种可能的佐证，许多细菌和古菌并不拥有全部20种aaRS，它们尤其经常缺少谷氨酰胺的aaRS，但它们可以用谷氨酸的aaRS把谷氨酸加载给谷氨酰胺的转运RNA，再由别的酶来把这个谷氨酸改造成谷氨酰胺，如图4—46，这与谷氨酸到谷氨酰胺的密码子扩充方向完全一致。类似的，天冬氨酸到天冬酰胺，丝氨酸到半胱氨酸，丝氨酸到硒代半胱氨酸的扩充路径，都可以在如今的细胞里找到痕迹。I
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甚至，说来有些自豪的是，人类如今的生物工程也同样能够直接修改这些aaRS，打破冰封了40亿年的标准遗传密码，让细胞有能力利用20种标准氨基酸之外的非天然氨基酸。比如哈佛大学的生化学家们曾在2015年把大肠杆菌原本用来终止转录的“UAG”密码子腾出来，去编码一种全新的“联苯丙氨酸”，然后合成自然界根本不可能存在的蛋白质。如果结合一些更加全面的改动，我们甚至能给细胞引入原本不存在的碱基，再用这些碱基编码原本不存在的氨基酸，合成更加奇幻的蛋白质。比如2017年，斯克里普斯研究所就成功地给大肠杆菌增添了一对新的碱基“X”和“Y”，然后用它们成功编码了［（2-丙炔氧基）羰基］赖氨酸（N6-[(2-propynyloxy)carbonyl]-L-lysine），制造出了含有这种非天然氨基酸的绿色荧光蛋白。II
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图4—46 不识别的谷氨酰胺转运RNA合成过程。图中略去了反应中消耗的ATP和氨基供体。（作者绘）
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可见，aaRS与转运RNA的对应关系实在意义重大，所以在很多场合，各种aaRS与转运RNA的对应关系，就被称为“第二遗传密码”。结果，又一个问题出现了：那些aaRS就是纯粹的蛋白质，所以是蛋白质把氨基酸交给了带有反密码子的转运RNA；而在上一章结尾的构想里，氨基酸却是由RNA上的密码子直接交给反密码子的——这种矛盾又该做何解释呢？而且仔细想一想，一切蛋白质的合成都离不开转运RNA，这些aaRS当然也不例外，但是，在aaRS出现之前，转运RNA又该怎样结合那些氨基酸呢？
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本以为“先有鸡还是先有蛋”的问题已经结束，没想到又冒出来了！
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这两个问题，都关系到转运RNA的古老起源，万分重要，我们需要稍微耐些性子，一个一个地解决。
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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？ [:1700256348]
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·迷你螺旋·
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从第一个问题开始，我们的回答就是戏剧性的：转运RNA最初只有现在的一半，CCA尾的那个位置上本来也真是个反密码子，或者至少在那里紧邻着一个反密码子，所以氨基酸最初的确能与反密码子对应起来。
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但是在后来的进化中，转运RNA发生了加倍事件，两个复本头尾相接，成了一个连体的怪胎。其中，前一个复本保留了末尾的反密码子，用来匹配信使RNA，后一个复本不但丢了脑袋，连反密码子也变成了CCA尾，专门负责连接氨基酸。
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也就是说，转运RNA可以从中间竖着劈开，分成各自独立的两半。提前看一下图4—49的左边，转运RNA从5’端开始，直到反密码子结束，是一半；从反密码子结束再到CCA尾结束，是另一半。而且，这两半直到今天都没有愈合，还在衔接的地方留着一道刺眼的“缝合线”——内含子。
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在第十三章，我们说过，细胞的基因组中未必全都是有用的信息，所以刚刚转录出来的RNA常常夹带着一些没有实际功能的序列，那就是它们的内含子，必须将这些内含子先行剪除，RNA才能发挥功能。转运RNA也不例外，它们刚刚转录出来的时候可能在不同的位置拥有不同形式和不同数量的内含子，但大多数都是紧跟在反密码子之后。甚至还有一些转运RNA，刚刚转录出来的时候本就是独立的两条，经过组装与裁剪，才在反密码子结束的位置上缝合起来。而且，这又是一个细菌、古菌与真核细胞都适用的普遍规律，跑不了又是从末祖那里继承下来的。III
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所以，我们也大可以推测，转运RNA最初的时候就是前后两条，后来才因为某种原因头尾相接，连接成了一条。前面那一条为今天的转运RNA提供了反密码子，后面那一条负责为今天的转运RNA连接氨基酸，而内含子就是这两条RNA在连接时的冗余部分。