互动科普

现在的地球上栖息着各种各样不同的生物，它们全都具有DNA，它们体内的蛋白质也全都是由“氨基酸”等相同的化学分子构成的。这就意味着地球上已经发现的超过170万种生物应该全都是从一种“共同的祖先”分化而来。这个共同的祖先应该就是来自地球上最早的生命。

那么，这种“最早的生命”是如何诞生出来的呢？

俄国的生物化学家奥巴林在他于1922年出版的著作《生命的起源》中曾经提出过一种假说。他认为，“地球大气和海洋中的那些简单的分子互相碰撞，发生化学反应，产生出少量复杂的分子。这些复杂的分子后来聚集起来，便形成了最初的生命”。奥巴林认为简单的分子通过化学反应而产生出生命的这种假说被称为“化学进化说”。不过，在奥巴林发表他的这种假说的时代，还没有办法对他的这种化学进化说进行验证。

近年来，随着对生物体内各种分子的作用的认识不断深入，有一部分科学家已经在着手研究这种化学进化的具体过程。研究化学进化的目的是要得到“最初的简单生命”。再现“最初生命的诞生”的研究也就是在研究如何制造出“人造生命”。

生物诞生自无生物

图解绘出了如何由简单的分子诞生出生命，然后再分化出各种各样生物的过程。分子进化的阶段大致分为四步。最初，在原始地球上只有甲烷一类简单的分子。不久，由这些简单的分子形成氨基酸等稍微复杂一些的分子，它们是构成后来生命的材料。接下来，出现了DNA和蛋白质等构成生命的各种物质。最后，这些物质组合起来，终于诞生出了最初的生命。

先有DNA还是先有蛋白质？

最初的生命必须具备记录信息的“设计图”、完成化学反应的“装置”和将自身与外部隔离开来的“膜”。这里马上就会产生一个问题—现在的生命中，起着“设计图”作用的是DNA，起着化学反应“装置”作用的是蛋白质；在复制DNA时必须要有蛋白质，而在制造蛋白质时又不能没有DNA。

在制造蛋白质时，需要先读取作为设计图的DNA上的信息。只有根据这种信息才能够搬运来合适的氨基酸，将它们组装成蛋白质。如果没有DNA这种设计图，就不可能将氨基酸正确地连接起来而形成复杂的蛋白质分子。

另一方面，在复制DNA上的信息时，必须先由蛋白质先把DNA的有两条链的双螺旋拆解开来得到单链。此后，再由另外的蛋白质利用DNA的构件来组装出双螺旋。DNA自身不过是设计图，复制DNA的工作则必须要由蛋白质来完成。

于是就有一个问题：在由分子组合成最初的生命的时候，先出现的是DNA还是蛋白质？

蛋白质由DNA制造，DNA由蛋白质制造

图解绘出了在现在生物的细胞内制造蛋白质和DNA的过程。上侧表现的是按照DNA上的信息制造蛋白质的过程，下侧表现的是由蛋白质制造DNA的过程。“先有DNA还是先有蛋白质”的问题其实就是一个“先有鸡还是先有蛋”的问题。

（本文发表于《科学世界》2011年2期）