为了解释生命的起源，科学家们试图解释其组成部分的起源。其中最重要的三个是RNA、DNA和蛋白质。今天几乎所有的生命都使用DNA来编码其遗传信息。唯一的例外是使用单链DNA（称为RNA）的病毒。我们其余的生物细胞中也有RNA，但它执行其他功能。一些RNA分子是我们细胞用作模板来构建蛋白质的基因副本；其他RNA分子可以沉默基因或充当传感器或帮助构建蛋白质。正如我在1月份发表在《科学》杂志上的一篇文章中所写，这类证据使得许多研究人员认为，我们所知的，由DNA、RNA和蛋白质组成的生命，最初只有RNA。在所谓的RNA世界中，这种多功能分子既像DNA一样（存储遗传信息），又像蛋白质一样（执行化学反应，例如构建新的RNA分子）。这是一个重大的假设，当然也不容易测试。没有人发现任何真正的自由生存的基于RNA的生物，因此如果RNA世界曾经存在，它的居民可能在其中一些演变为基于DNA的生命时灭绝了。还有另一个大问题：如果存在基于RNA的生命，RNA是从哪里来的？一种可能性是，早期无生命的地球上的原始成分相互反应并产生了RNA。40年来，科学家们一直在研究这些成分（如甲醛和氰化物）的化学性质，以确定它们是否确实可以结合成最初的生物分子。这是一场相当艰苦的斗争——但事实证明，这是一场科学家们自找的斗争。他们试图以显而易见的方式制造RNA，但自然界并不关心我们认为的显而易见。RNA是一种类似单词的分子，有四种不同的字母，可以组合成各种各样的字符串。每个字母都称为核糖核苷酸。它有两个部分。一个部分让核糖核苷酸与两侧的核糖核苷酸结合，形成骨架。它由磷酸和一种称为核糖的糖组成。另一部分是核碱基，它有四种不同的形式并编码遗传信息。
因此，如果RNA确实在早期地球上出现，那么它的两个部分也必须首先出现，这似乎是显而易见的。科学家们发现了表明核碱基确实可以从益生元分子中形成，核糖磷酸骨架也可以形成的反应。但是当需要将这两部分结合在一起时，科学家们碰壁了。这两个分子就是不太喜欢彼此。它们之间的厌恶导致一些科学家开始研究生命并非始于RNA，而是始于另一种如今在地球上已不存在的分子。后来，RNA取代了那个神秘分子，再后来DNA和蛋白质进化了。但正如我在《科学》杂志的论文中解释的那样，曼彻斯特大学的约翰·萨瑟兰认为，现在就排除生命始于RNA的可能性还为时过早。他开始寻找除了显而易见的途径之外，从益生元化学到RNA的其他途径。今天，在《自然》杂志上，他和他的同事们报道说他们找到了。在他们的论文中，他们发表了一种化学路线图，总结了他们所做的工作。别气馁——我将在下面解释其概况。
蓝色箭头代表RNA的明显途径，从益生元化合物（此处标记为7、8和10）到核碱基（3）和核糖（4）。而大红叉表示此途径失败的地方。萨瑟兰和他的同事们从相同的成分开始，但以不同的配方烹制它们，用绿色标记。科学家们不是试图独立构建这两个部分，而是构建一个包含越来越多两个部分组件的单一分子。他们只使用了四种反应，所有这些反应都高效工作，以获得四种核糖核苷酸中的一种，称为胞苷。在这个过程结束时，科学家们用紫外线照射混合物（这在早期地球上很容易获得，因为没有臭氧层保护）。他们消除了一些不需要的副产物，并将一些胞苷转化为另一个RNA单元，称为尿嘧啶。在随附的评论中，哈佛大学的杰克·肖斯塔克称这个实验是“杰作”。当然，它并没有回答所有关于RNA世界的问题——首先，科学家们仍然需要合成RNA字母表中的另外两个字母。但这确实表明科学家们在声明事物不可能时必须多么小心。有时他们只需要重新绘制地图。来源：
Powner 等人，“在益生元条件下活化嘧啶核糖核苷酸的合成”，Nature 2009, 459:239 doi:10.1038/nature08013
杰克·肖斯塔克，“早期地球上的系统化学”，Nature 2009, 459:171
[图片：MuppetWiki]
