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第四块关键的拼图碎片，就藏在我们自己的身体内，它就是端粒酶。
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人类以及真核域的一切成员最主要的遗传物质都是线状的双链DNA，它们被封装在一条条的染色体里，通过一次次的细胞分裂世代传递。但是，细胞的DNA复制系统有一种先天缺陷：DNA的头尾两端都会有一小截复制不下来，直接丢失掉，复制的次数多了，整个DNA就散架了。
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对此，我们的细胞有一系列的对策。首先就是让DNA的两头更加“耐磨”：每条线状DNA的两头不安排任何基因，而是一大段无意义的重复序列。而且这段重复序列会与特殊的蛋白质结合起来，缠得紧紧的，好像鞋带两端的铁皮包头一样——这个结构，就是著名的“端粒”。在真核细胞中，只要端粒尚未耗竭，DNA复制就不会伤及正经的基因。可惜这又只是缓兵之计。显然，一次次的细胞分裂总有耗尽端粒的一天，等那一天到了，DNA不只有两端的基因会被破坏，整个染色体也会像拿掉了橡皮筋的发辫一样，在细胞的水环境中迅速解体，整个细胞也就不得不凋亡了。
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所以，真核细胞还会合成一种端粒酶，专门用来延长端粒。
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我们今天已经知道，“端粒酶”也是一种逆转录酶，而且是一种自带RNA模板的逆转录酶。DNA复制之后，细胞只要能够激活端粒酶，就能利用那个内置模板，及时地恢复端粒长度了。[15]
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那么，端粒酶究竟要怎样延长端粒呢？这个过程如图4—57所示，看着有些复杂，原理却是很简单的：端粒序列，就好比一个循环的故事，“从前有座山，山里有个庙，庙里有个老和尚，他在讲：从前有座山，山里有个庙，庙里有个老和尚，他在讲：从前有座山，山里有个庙，庙里有个……”奈何DNA聚合酶却是个傻子，完全参不透其中有什么规律，每次复制都只能死记硬背，还背不全，总会漏掉头几句，背来背去，就全忘光了，端粒也就耗尽了。
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图4—56 2009年的诺贝尔生理学或医学奖颁给了伊丽莎白·布莱克本（左）、卡罗尔·格雷德（中）和杰克·绍斯塔克（右），因为他们“发现了端粒和端粒酶如何保护了染色体”。（来自Science History Institute.Conrad Erb、Gerbil、Prolineserver）
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好在端粒酶内部携带了一条“端粒酶RNA”，刚好蕴含了端粒的重复序列，它总能结合在端粒的开头处，把漏掉的那几句提醒出来。DNA聚合酶再来依样画葫芦，补全整个端粒。就这样，端粒就恢复了长度，甚至，如果端粒酶足够活跃，提醒得够多，端粒还会比原先更长。
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第四块碎片到此为止似乎都和前文没什么联系，既没有迷你螺旋，也没有CCA尾。但是追究起来，端粒酶RNA上的重复单元大多是C，有少许A，偶尔夹杂很少的U，比如酿酒酵母是CCCA，四膜虫是CCCCAA，疟原虫是CCCUAA，拟南芥是AAAUCCCC，哺乳动物是CCCUAA，粉红面包霉菌是CCCUAA……[16]这就不禁让人推测端粒酶RNA与CCA尾有什么渊源了。从现代细胞内的机制来看，DNA上的端粒完全是端粒酶RNA逆转录的产物，将此倒回去，倒回到端粒最初起源的时候，那想必也同样是一次特殊的逆转录。所以，端粒酶RNA上的重复序列，应该比端粒本身的DNA序列更能说明问题。
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所以，韦纳夫妇提出，最初的端粒是一个酶RNA，这个酶RNA带有迷你螺旋，而且迷你螺旋挂着一串重复的CCA尾。它能以自己为模板，在DNA的断口上启动连续多次的逆转录，也就形成了最初的端粒，这个过程就像转运RNA的迷你螺旋启动了逆转录病毒的逆转录一样。但是在漫长的进化中，这个酶RNA的大部分序列都一点一点地退化，替换成了功能更加强大的蛋白质，恰似那艘忒修斯之船的木头一片片地坏掉，然后换上了新的、更好的硬木。最后，当初的酶RNA就只剩下一串重复的CCA了，而且由于CCA能够重复即可，具体序列并不重要，所以在不同的真核细胞里，端粒酶RNA中的CCA也突变成出了各异的版本。[17]
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图4—57 端粒酶的工作原理示意图。注意，核酸链上的碱基序列要从5’端向3’端读。（作者绘）
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图4—58 这些拼图碎片构成的线索。（作者绘）
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最后，这些拼图整合在一起，就是韦纳夫妇的基因组标签假说：带着CCA尾的迷你螺旋起先并不是用来翻译蛋白质，而是用来给RNA序列提供复制起点和末端保护的。
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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？ [:1700256353]
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延伸阅读HIV的逆转录过程
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HIV，即“人类免疫缺陷病毒”，是“获得性免疫缺陷综合征”，即“艾滋病”的传染病原体。它是一种逆转录病毒，全体基因组是一条单链线状RNA，因此每一个病毒颗粒还同时包裹了一些“逆转录酶”，用来把病毒的单链RNA逆转录成双链DNA。但核酸的聚合反应只能从模板链的3’端逆推到5’端，逆转录又必须有引物启动，所以这个逆转录酶的催化过程非常烦琐，包括了许多步骤。
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第一步，HIV的单链RNA上有一个“引物结合位点”，刚好与人体的转运RNA的3’端序列，尤其是CCA尾互补配对，于是两者结合了起来。而结合产生的结构又将与病毒的逆转录酶结合起来。
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图4—59 HIV逆转录的第一步，注意虚线框内的所有结构都属于人体的转运RNA。不同色彩标记了不同功能的序列。（作者绘）
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第二步，转运RNA将成为整个逆转录过程的引物。逆转录酶先以CCA尾为起点，把单链RNA的5’端序列全部逆转录成DNA，由此形成了一半是转运RNA，一半是新形成的DNA的杂交链。
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