生命是如何在地球上开始的？这是一个亘古不变的科学话题。可制作自身副本的分子被认为对理解这个过程至关重要，因为它们提供了生命系统的一个重要特征———遗传基础。最近，美国斯克里普斯研究所科学家的新发现，在回答生命如何开始的生化问题上迈出了重要一步，他们首次在无需任何蛋白质和其他细胞成分的情况下，合成出可自我复制的RNA，而且这种复制可无限进行下去。该项研究成果刊登在最近出版的《科学》杂志上。

　　在现代世界中，DNA携带着高级生命体的遗传序列，而RNA依赖于DNA来履行其诸如合成蛋白质等任务。但是，一个关于生命起源的主要理论———RNA世界模型认为，因为RNA同时具有基因和酶的功能，RNA可能先于DNA和蛋白质出现，并扮演着生命的祖先分子这一重要角色。然而，复制一个遗传分子的过程，被认为是生命的一个基本条件，由于涉及众多的蛋白质和其他细胞成分，复制过程极其复杂。

　　多年来，研究人员一直想了解是否存在一些由RNA自己带来的复制RNA的简单方式。此前曾有研究人员沿着此一路线做过一些试探性工作，但并没有人能证明RNA复制是可以自我增殖的，也就是使新的RNA副本也能复制自身。

　　体外进化RNA酶

　　斯克里普斯研究所的翠西·林肯和她的指导老师杰拉德·乔伊斯教授一直在研究RNA复制概念（RNA-onlyreplicationconcept）。他们一开始使用了一种在体外进化中为人熟知的强制适应方法，目标是采取一个已在实验室中开发出的可完成基本化学复制的RNA酶，并将其加以改进到可驱动高效、永久的自我复制。林肯完成了这项极具挑战性的工作，她在实验室中合成了大量的RNA酶变种，之后采用了一种试管进化程序，从这些RNA酶变种中获得最擅长将RNA片段结合在一起的变种。

　　最终，这一过程使研究小组分离出了原始RNA酶的一个进化版本，该版本是一个非常高效的复制者，这是包括乔伊斯在内的许多研究团队苦苦奋斗多年想要获得的东西。这个经改进的RNA酶所要完成的首要任务就是能进行永久的复制。林肯说，这个结果令她自己都感到震惊。

　　永存的分子遗传信息

　　复制系统实际上涉及两种酶，每种酶都由两个亚基组成，每种酶都作为催化剂来装配另外一种酶。复制过程是循环的，在此过程中第一种酶和组成第二种酶的两个亚基结合，将其连接形成第二种酶的一个新副本；同时，第二种酶也对第一种酶做着同样的工作。这样，两种酶相互装配对方，用术语来说叫做交叉复制。只需要刚开始时少量的两种酶及稳定供应的亚基，交叉复制即可无限进行下去。乔伊斯说，这是生物学之外分子信息可永存的唯一案例。

　　研究人员并没有就此停住脚步，他们建立了具有类似功能的各种不同的酶对（enzymepairs）。他们将12种不同的交叉复制对，连同其所有的组成亚基进行混合，让它们在一次优胜劣汰的分子实验中相互竞争。大多数情况下，这些复制酶会正确增殖，但有时复制酶也会犯错误，将一个亚基和其他复制酶的一个亚基结合起来。当这种“突变”发生时，由此产生的重组酶还能持续复制，但最适合的复制酶数量会越来越多，始终占据着混合物的统治地位。

　　研究表明，该系统能维持分子的遗传信息，并以一种类似于达尔文进化的方式引起自身的变化。所以，林肯说：“我们现有的研究对象是无生命的，但我们已能表明其拥有类似于生命的特性，这是非常有趣的。”

　　叩击生命之门

　　生命的历史起源已永远不能被精确地重建了，因此如果没有一台可靠的时光机器的话，人们必然就会提出另一个相关的问题：生命是否也许曾在实验室中被创立。当然，这也许能揭示生命开始时可能的模样，至少在轮廓上。林肯这样评论她们的工作，“我们并不是要试图倒回磁带，但是相关研究也许能告诉你怎样去开始理解在实验室中出现生命这一新过程”。

　　乔伊斯说，只有当一个实验室中开发的系统具有在自身基础上发展出新功能的能力时，它才能被称为所谓的生命。“我们正在叩击这扇生命之门，但我们还没有达到这一点”。

　　研究小组创建的酶中的亚基，每个都包含许多的核苷酸，因此这些亚基是相当复杂的。尽管基础架构看起来是很简单的，但这项工作最终表明，一个以RNA为基础的更为简单的生命形式至少是有可能的，这必将推动研究人员更加深入地探索有关生命起源的RNA世界模型理论。