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病毒的DNA基因组有单链的，也有双链的。单链DNA复制起来与单链RNA完全一样，就连使用的聚合酶都非常类似，没什么可讨论的。而双链DNA就有不同的情况了。
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如图5—29，双链RNA病毒和某些双链DNA病毒，比如经常造成上呼吸道感染的腺病毒VIII，根本就没有解决上一节的难题，它们真的是先等解旋酶把双链彻底解开，才从整个后随链的3’端开始另一次DNA聚合。这样做的确很简单，它们使用的DNA聚合酶也都与RNA聚合酶像极了，但是后随链的复制也延迟得太多了：在解旋酶解旋的时候，前导链已经复制了一条，等后随链终于开始复制的时候，那个前导链也可以开始第二轮复制了。而且前导链每复制一次，都意味着同时产生了又一条后随链，结果就是一轮一轮地复制下来，数不清的后随链都堆积在那里来不及复制，这是非常糟糕的事情。
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于是如图5—30，另外一些双链DNA病毒就开始缩短后随链的延迟，它们不等后随链的3’端完全解开，就能选择一个局部的3’端开始复制了。这很像细胞的解决之道，不过，这些后随链上的聚合酶没有加入复制体，随着工作的推进，它们会顺着后随链，远离解旋酶，扬长而去。所以，这条后随链需要好多个DNA聚合酶前赴后继地结合上去，每一个都只聚合一个冈崎片段。
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图5—29 双链RNA病毒、部分双链DNA病毒、线形质粒的双链复制方式。（作者绘）
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图5—30 部分双链DNA病毒、线粒体和细菌的接合质粒的DNA双链复制方式。（作者绘）
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特别值得注意的是，细胞内有大量的环状质粒也用这种方式自我复制，尤其是上一章里提过的与性行为有关的“接合质粒”。我们在上一章里认识了一个DNA移位酶TrwB，说过它的工作就是在接合的时候把接合质粒的DNA复本送出细胞膜，交给另一个细胞，但实际上，那个“复本”并不是一条复制好了的双螺旋，而是TrwB从接合质粒上拆下来的后随链，目标细胞拿到后随链的单链之后才把它补全成双链——是的，TrwB就是一个复制DNA的解旋酶，你仔细看图5—18，那上面其实已经清楚地画出了前导链和后随链。
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想想看，原核细胞的接合质粒是一组自私的基因，这种行径很像病毒，它们复制DNA的方式也酷似病毒，甚至，许多病毒要把复制好的DNA装进衣壳粒，用的也是TrwB那样六元环的DNA移位酶IX。这背后究竟是怎样一种进化关系，很值得我们在未来投入精力研究一下。
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最后是某些比较复杂的DNA病毒，比如著名的T4噬菌体和T7噬菌体，它们复制DNA的方式就与细胞一样了，都是图5—28那样，把许多个相关的酶组合在一起，形成一个“复制体”，每一个正在复制的冈崎片段都像图5—28那样弯曲回来X，灵活又紧凑。更重要的是，比较这些酶的氨基酸序列与基因序列，我们发现病毒与细胞用来复制DNA的各种酶都存在着非常广泛的亲缘关系。XI
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介绍到这里，似乎不用再介绍什么，我们就已经看到了一幅从无到有、从简单到复杂的DNA复制系统的起源图景，也就是那幅说好了的起源图景。
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不过，事情也没有这样的简单纯粹，科学假说必须考虑所有可能的情况，比如上面这一整幅图景，我们是不是同样可以把它颠倒过来，认为是各种各样的病毒从细胞这里“偷”走了DNA复制系统，只是有的病毒偷得多而完整，因此更像细胞，而有的病毒只偷了一点儿皮毛，所以问题重重呢？
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这虽然的确称得上是一种解释，但福泰尔对此抱有明确的否定意见，理由也很多。
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从可能性上看，在细胞内，复制DNA的各种各样的酶会编码在整个基因组不同的位置上，但病毒偷基因完全是随机事件，没有任何选择的能力，要说什么病毒能恰好偷来一整套，概率实在太低了。但是反过来，病毒的基因组非常精简，所有的酶全都编码在很小一串基因序列上，它们只要棋差一着没能杀死宿主，这一整套酶系统的基因就会全都留在宿主细胞内了，概率要大得多。
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更直接的，当然还是要比较各种酶的氨基酸序列或者基因序列，梳理它们的亲缘关系，看看是否吻合这幅从病毒到细胞的起源图景。果然，我们发现了病毒的酶的多样性要远远高于细胞的酶的多样性，而且非常明显，细胞使用的几种酶是从病毒的酶那里衍生出来的，如果要给这些酶编写家谱，细胞使用的版本只是分散在几个大家族里的晚辈而已。尤其是DNA聚合酶本身，我们已经发现了七个大家族，我们真核细胞主要使用B家族的α、δ和ε[7]，如果只盯着细胞看，它们是兄弟，然而以那种开阔的眼界来看，古菌的DNA聚合酶、T4噬菌体的DNA聚合酶、疱疹病毒的DNA聚合酶、痘病毒的DNA聚合酶、彩虹病毒的DNA聚合酶……都分散在这三种聚合酶之间，它们其实只是些叔伯兄弟，甚至堂叔侄。
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这样，我们终于可以总结这幅DNA复制系统的起源图景了：末祖很可能是一个逆转录细胞，但也可能已经有了简单的解旋酶和DNA聚合酶，只是效率都不高。而在它们渐渐获得独立生存的能力，分化成细菌和古菌的过程中，一些病毒另外进化出了更加完备的复制DNA的酶系统，然后把这些基因横向转移到了细胞的基因组内，全盘取代了原来那套低效的酶系统。
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事儿就这样成了，细菌和古菌因此获得了DNA的复制能力，获得了那个从DNA指向DNA的箭头，也就拥有了完完整整的中心法则，从此可以奔向自由的海洋。
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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？ [:1700256380]
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·图景回想·
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当我们说到细菌和古菌奔向了自由的海洋，那么，我们的整个生命起源图景也就构造完成了。如果从第三幕开始计算，你已经阅读了差不多20万字——那可是挺难读的20万字。
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你或许想要回想一下这20万字究竟讲述了哪些故事，那么，图5—31是一幅概览的图示。
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在第三幕里，我们讨论了一切的开端，介绍了新兴的白烟囱假说，它用跨膜的氢离子梯度和铁硫矿催化反应很好地解释了原始海洋里，那些构成生命的有机物是如何由最简单的无机物转化而来的。这些最初的有机物非常简单，但是很快转化成了一些更加复杂，也更加重要的有机物，尤其是核苷酸、氨基酸、脂肪酸（或类异戊二烯），以及乙酰磷酸。这开启了最初的物质代谢和能量代谢，不过，这样的代谢还谈不上什么控制。
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在第四幕里，第十一章到十四章讲述了核苷酸是如何在白烟囱里浓缩起来，通过自我催化发展出了一个精彩的“RNA世界”，这也是60年来相当闪耀的生命起源假说。而后，第十五章讲述了这个RNA世界催化了氨基酸的缩合反应，制造了编码的蛋白质，转变成了联合世界，乃至绵延至今的DNA世界。至于RNA是如何催化了氨基酸的缩合反应，那占去了第十六章到十八章的漫长篇幅。在第四幕结束的时候，中心法则的控制功能也初步落成了。
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