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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？ [:1700256351]
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·拼图谜题·
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我们终于可以掉头回去，梳理出转运RNA的起源问题的进化图景了：
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最初，转运RNA只有如今的一半，是个以反密码子结束的迷你螺旋，这个迷你螺旋与原始的aaRS建立了某种调控关系，可以加载对应的氨基酸。
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同时基因组标签假说成立，这些迷你螺旋也能与CCA添加酶结合，周期性地获得一个额外的CCA尾，成为RNA的复制标签。
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于是，我们提出了一个忒修斯之船假说，aaRS把对应的氨基酸加载给CCA尾，并且逐渐分化出了越来越多的种类。
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这样，我们就回到了本章较早的部分。其间的某个时候，迷你螺旋重复加倍，成了连体的怪胎，经过重新折叠，获得了现代转运RNA的基本形态。3’端末尾仍是迷你螺旋，会周期性地获得CCA尾，并获得氨基酸；在迷你螺旋下方则增加了一个反密码子臂，转运RNA就有了识别密码子的潜力。
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这样一来，进化就可以开始下一个阶段，从RNA世界飞跃到联合世界中去了。
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看起来，我们似乎解决了许多问题，真叫人松一口气。但是在真的进入下一个进化阶段之前，我们又不得不保持清醒和警惕，因为假说毕竟是假说，在有关生命起源的问题上，我们总要考虑有没有别的解释。忒修斯之船假说出现于上个世纪末，那时RNA世界假说在生物学界风头正盛，几乎是生命起源唯一的选择，所以这个假说也就理所当然地默认了“起初只有RNA，没有蛋白质”。
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可是到了这个世纪，分子生物学与生物化学开始愈加迅速地发展，RNA世界假说本身也遭遇了一些挑战。在第六章，我们介绍过RNA与蛋白质谁先问世的争论。后者的支持者认为，进化的起点并不是一个纯粹的RNA世界，而至少是一个RNA与肽[10]互相催化的世界。当时虽然没有中心法则里的翻译机制，氨基酸却能以其他方式聚合成肽，而在这些肽里，就存在着原始版本的CCA添加酶和aaRS，所以要解释这两种酶的起源并不需要一艘忒修斯之船。XVI
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但是，直到今天，我们都不曾发现把肽的氨基酸序列“逆翻译”成核酸的碱基序列的化学机制，也不曾发现有哪种蛋白质可以复制其他蛋白质[11]XVII，中心法则的右半边仍然只有一个单向的“翻译”箭头（图2—42）。就目前来看，肽即便很早就出现在RNA世界里，也无法与今天的蛋白质建立什么遗传上的关系，RNA与肽的相互催化即便真实存在，整个中心法则的起点也还是RNA。所以RNA世界假说也不会受到什么根本性的颠覆，那个从原始细胞到核糖细胞，再到逆转录细胞的起源图景也仍然是我们追寻的答案。
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可是这幅图景已经被岁月的洪流冲刷了40亿年之久，破碎成了无数的碎片，又与其他种种拼图混成一团，遍洒世界的每一个角落。在过去的半个世纪里，细胞生物学家、遗传学家、分子生物学家和生物化学家们探赜索隐，就着收集来的碎片，构造了数不清的假说。而当我们把这些假说也当作拼图摊在面前，我们就困惑地看到，即便只考虑RNA世界，这一章里的每个假说也都存在着各种各样的替代方案：
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“双发卡假说”认为转运RNA从最初的琵琶腿到连体的琵琶腿再到整个鸡大腿，转运RNA的每个进化阶段都在翻译蛋白质，并没有基因组标签什么事。XVIII“三重迷你螺旋假说”认为转运RNA不是前后两半首尾相接，而是三个迷你螺旋首尾相接，每个迷你螺旋的反密码子都在螺旋的正中。XIX“手性选择氨酰化假说”认为最初的aaRS就是一段很短的RNA，但这个RNA与反密码子没什么关系，它只是像桥一样，让迷你螺旋与那个带有氨基酸的RNA凑得足够近。XX“甘氨酸起始假说”认为甘氨酸是第一个参与编码的氨基酸，而CCA尾的“CC”对应的“GG”就是它最初的密码子，其他所有密码子都是由此扩充出来的。XXI“受体臂折叠”假说认为反密码子曾与CCA尾直接相连，而CCA尾自己就能掉过头来，把反密码子上结合的氨基酸挪到自己的“A”上。XXII……
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啊，我们面对着数也数不清的拼图，它们有的能拼成意义深远的图案[12]，有的却方枘圆凿，抵牾扞格，不能兼容在同一个框架里，这就是为什么在本章刚开始的时候，这本书的作者就要说这是写得“最犹豫”的一章。我们刚刚拿到的这些拼图碎片牵涉了长达40亿年的进化史，因此，你刚才读过的这个故事，究竟是“吹尽狂沙始到金”，还是“错把梨花比太真”，作者自己也在寤寐辗转。
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但这并不意味着这一章的讨论没有意义，科学假说不同于宗教神话，我们从来都不追求什么不刊之论，恰恰相反，让所有可能的假说悬诸日月，接受事实的拣选，在冲突与印证中逐渐完善，这是我们揭开生命起源的神秘面纱的真正方法。我们不该担忧这一章，即使本书中的想法在未来被证明是错误的。这是我们对未来的期冀，而非对异端的恐惧。
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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？ [:1700256352]
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延伸阅读阿兰·韦纳的拼图
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正文里说过，耶鲁大学的阿兰·韦纳和南希·梅泽尔斯夫妇综合了许多拼图碎片般的分子生物学事实，提炼出了一个基因组标签假说。这里将要介绍其中最关键的几块碎片，它们不只与假说有关，也是展现生命活动精密调节的好例子。
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这些碎片中的第一块藏在芜菁黄花叶病毒（Turnip yellow mosaic virus，TYMV）里。顾名思义，这种病毒会感染芜菁，也就是俗称蔓菁、盘菜、大头菜的那种根用蔬菜，使它的叶片出现黄色的斑。除此之外，它也会感染其他的芸薹属蔬菜，比如卷心菜、大白菜、小白菜、花椰菜。[13]
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芜菁黄花叶病毒发现于20世纪50年代，是一种非常典型的RNA病毒。它的整个基因组就是一条长约6 300个碱基的单链RNA通过自我配对，这条RNA在三维空间中形成了非常复杂的结构。不过我们并不需要观察它的全部形态，如图4—52，只集中观察它的3’端末尾，就足够惊喜了。
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看到了吗？这个病毒的3’端结构，竟然与转运RNA惊人地类似！
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它不但有3’端的CCA尾，甚至还有缬氨酸的反密码子“CAC”。只是转运RNA的迷你螺旋由5’端和3’端互相缠绕而成，但芜菁黄花叶病毒的5’端延抻出去编码基因了，所以只能靠3’端单枪匹地制造这个迷你螺旋。于是，这个3’端像小麻花似的扭了一圈，硬是凑出了酷似迷你螺旋的结构。这个结构乍看很像打结，却又没有彼此穿过，不能真的系紧，所以在RNA的形态研究中被叫作“假结”。
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事实证明，这个“转运RNA样结构”和真的转运RNA一样好用。芜菁黄花叶病毒一旦在细胞内大量复制，缬氨酸的aaRS就会把病毒的转运RNA样结构当作真的转运RNA，在它们的CCA尾上连接一个缬氨酸，结果真正的转运RNA就得不到足够的缬氨酸，正常的蛋白质翻译工作因此缺乏原料，于是，叶片就发黄了，斑斑驳驳的。XXIII
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可是，芜菁黄花叶病毒为什么要在3’端长出这样一个转运RNA样结构，和细胞争夺缬氨酸呢？
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因为只有给假结带上这个缬氨酸，芜菁黄花叶病毒才能迅速地复制，扩大感染，否则，如果那个转运RNA样结构发生了什么突变，抢不到足够的缬氨酸，病毒的扩增速度就会大幅减缓，甚至无法形成感染。不过另一方面，人工编辑那个转运RNA样结构，把它们改成结合甲硫氨酸，新的芜菁黄花叶病毒也仍然能够感染大白菜，所以它们有可能只是必须结合一种氨基酸，而与具体是哪种氨基酸关系不大。XXIV
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