互动科普

按照RNA世界假说，在原始地球上最先出现的是同时具有“设计图”和“制造装置”两方面功能的核酶。这种核酶能够进行代谢和自我复制。

这种假说假定，核酶最初仅能够复制核酶自身，后来才获得了制造蛋白质和膜的能力。在现在生物的体内发现的核酶，能力十分有限，只具有切断分子等极其有限的功能。据认为，这是在长时间的进化过程中，RNA已经逐渐把自己的许多功能移交给了DNA和蛋白质，从而丧失了大多数能力的缘故。

如果能够在实验室里合成出具备有维持原始生命所必需的全部功能的核酶的话，那自然是对RNA世界假说的有力支持。基于这种考虑，有一部分科学家正在进行在试管中再现RNA世界的研究，希望能够通过加速RNA的进化来得到新的核酶。

他们先制造出约1万亿种RNA，然后从中挑选出能够发生特定反应的那种RNA，进行大量复制。此后，再次挑选出能够发生特定反应而且是反应强度高的那种RNA。这些科学家相信，重复上述操作，有可能最终找到现在目前生物体内所没有的，具有新功能的RNA。

为了在1万亿种RNA中筛选出性能优异的RNA，让RNA在试管内“进化”

1、合成出约1万亿种RNA。2、挑选出能够发生特定反应的RNA。3、将RNA上的信息转移到DNA上，增加DNA的数量。具体做法是升高水温将DNA拆解开来，然后降低水温，利用蛋白质向拆解开来的两条单链分别添加DNA的构件，使得两条单链各自都变为两条链。反复进行这种操作就能够将DNA复制。4、将在步骤3中增加了数量的DNA上的信息转录到RNA上。重复3～4两步操作，使得在步骤2中挑选出来的RNA的数量增加。5、重复1～4步的操作，最终就能够筛选出具有优异性能的RNA。

截至目前，使用上述方法的美国生物学家杰拉尔德·乔伊斯教授已经成功地合成出能够复制RNA的核酶。他得到的其实是两种能够相互进行复制的核酶。

日本东京大学的菅裕明教授也得到了能够在合成蛋白质时发挥作用的核酶。蛋白质是靠tRNA（转运RNA）按照RNA上的信息搬运来氨基酸，将它们连接起来制成的。菅裕明教授合成的这种核酶（flexizyme）能够将对应的氨基酸附着在搬运氨基酸的tRNA上。

不过，在原始生命所必需的那些功能中也有一些功能是核酶无法完成的。我们知道，要诞生出原始生命就必须要制造出构成原始生命的所有构件。然而，比如说，现在还无法合成出能够制造作为膜材料的脂质分子的核酶。

（本文发表于《科学世界》2011年2期）