第四节　最初的生命是核糖核酸（RNA）的世界

地球表面很早就有水，氨基酸、嘌呤、嘧啶、核糖这些分子都可以溶解在水中，开始它们创造生命的历程。浅滩里的水蒸发时，跑到空气中的主要是水分子，氨基酸、脂肪酸、嘌呤、嘧啶、核糖等分子是不会蒸发的，而是留在剩余的水中，浓度也会随着水的蒸发而大大增加。高浓度使分子之间靠近，有利于它们之间发生化学反应，形成更复杂的分子。例如，前面提到的科学家福克斯，在合成氨基酸的基础上，又把氨基酸的溶液在温暖无氧的环境中让水自然蒸发干，结果发现，在这个干燥过程中，氨基酸会连在一起，形成长链，类似于现在的蛋白质。

在浅滩里面的水蒸发干，形成较复杂的分子后，降雨或者浪花又可以带来水，使这些分子溶化在水中。在再次干燥的过程中，又会形成更加复杂的分子。这样反复地干燥-溶化，就会形成越来越复杂的分子。2019年，由德国、英国和日本科学家组成的团队表明，反复的干-湿循环不仅可以从简单分子形成嘌呤和嘧啶，还可以形成与核糖相连的嘌呤和嘧啶，这就是核苷（苷是与糖分子相连而形成的化合物）。在有磷酸盐存在的情况下，核苷中的核糖还可以和磷酸相连，形成核苷酸。在溶液干燥的过程中，核苷酸也可以彼此相连，形成长链，这就是核糖核酸，即RNA（图1-7）。

蛋白质和RNA都是非常复杂的分子，有了这样的分子，就已经走到生命的门槛边了，但是由复杂分子组成的东西还不是生命。生命是一个能够自我维持的动态系统，而不是一个静态结构。生物与非生物的一个重大区别，就是生物能够进行新陈代谢，即不断地合成新的分子以取代老的分子，实现自我更新。刚刚死亡的动物身体构造和死前一样复杂，但是新陈代谢停止，动态变成静态，也就失去了生命。

新陈代谢需要不断生产出新的生命分子，但是像蛋白质和RNA这样高度复杂的分子在自然环境中形成的速度是非常缓慢的，如果有一种分子能够加速自己的生成，这个分子就有了主动性。幸运的是，RNA分子就具有这种能力，所以RNA分子形成后，就逐渐摆脱自然形成的缓慢过程，而开始自己制造自己，形成的速度大大增加了。被动的自然形成过程不是生命现象，而主动制造就是最初的生命活动。

一个分子要复制自己，需要有两种能力，一种能力是能够结合组成自己的“零件”，把它们的位置固定，相当于是一个工作台，而RNA分子就有这样的能力。RNA是由A、G、C、U这4种核糖核苷酸相连组成的，由于它们中的碱基能够分别与T、C、G、A脱氧核苷酸中的碱基配对而结合（见“引言”），RNA分子就可以与溶液中的脱氧核苷酸T、C、G、A配对，这样就把溶液中合成新RNA分子的“零件”固定在RNA分子附近。

“零件”固定后，还需要把它们连接在一起。在自然状态下，这个过程是非常缓慢的，但是RNA分子还有一种能力，可以加快这个过程，这就是催化。第一种RNA分子结合固定核苷酸“零件”后，另一种RNA可以将这些核苷酸连接起来，成为新的RNA分子。这个过程已经被科学家用实验证实，例如，具有催化能力的RNA分子tc19Z，就能够以核苷酸为“零件”，以其他RNA为模板，在24小时内合成有95个核苷酸单位长的新RNA。

新合成的RNA分子和模板RNA分子在序列上是互补的（见“引言”中DNA双螺旋部分），如原来的A变成了U，原来的C变成了G。但是新的RNA又可以被当作模板，合成第三代RNA分子。在第三代RNA分子中，U又变回A，C又变回G，序列就和原来模板RNA分子的序列一致，相当于把模板RNA分子复制了。担任催化作用的RNA分子，也可以用同样的方式被其他有催化功能的RNA分子复制，这就相当于所有的RNA分子都能够被复制。

蛋白质分子虽然功能强大，在现今的生物体内，几乎所有的生命活动都是由蛋白质来执行的，但是蛋白质分子中的氨基酸却没有和其他氨基酸配对的能力，不能像RNA分子那样固定组成自己的“零件”，蛋白质分子也就不能复制自己。早期生命中可以没有蛋白质，但是不能没有RNA，所以早期的生命，很可能是RNA的世界。