混沌初开，地球上的原始生物还没进化出蛋白质或遗传密码的时候，复杂而万能的RNA分子（核糖核酸）控制着生物体的基础化学。地球上的每一点遗传信息都被编入RNA中。细胞新陈代谢中发生的一切化学反应都由RNA来催化。大约40亿万年前的原始地球是一个“RNA世界”。

上述观点已成为人们的常识。80年代初，当科罗拉多大学的托马斯 · 舍契（Thomas Cech）和耶鲁大学的西德尼 · 沃尔曼（Sidney Alman）证明RNA确确实实能完成生命所需的各种反应时，生命开始于RNA的观点就广泛地被人们接受下来 · 他们发现，RNA不仅是细胞遗传结构中的关键部分，而且还以酷似蛋白酶的方式催化反应。这个发现使他们在1989年获诺贝尔化学奖。现在，“RNA世界”学说已获得极高的威望。一般著述，甚至一些分子生物学教科书都把它作为确认的事实加以介绍。

然而，为数不多的生命起源研究者中，有人对常识有点放心不下。因为，“RNA世界”学说在一个极端重要的似乎可行的实验上失败了：迄今没有人能指出RNA来源于何处。它怎么能在40亿年前自发地形成，而那时在地球上除了一片随意的前生物化学混沌外什么也没有。这个谜很难解。事实上，现在大多数生命起源研究者都确信漏掉了某种决定性的思想。而且，少数人还确信“RNA世界”学说完全错了。

“你一定有那么一个瞬间怀疑这是不是一个可以解决的问题，”RNA的忠实拥护者——荷兰尼日米根大学的阿兰W. 舒瓦茨（Alanw Schwartz）承认道。“我们通常认为‘RNA世界’与生命沾边，”另一个赞同者，拉霍亚斯克里普斯研究院的（Gerald F Joyce）杰瑞德F，乔伊斯说道，“但现在我们认识到生命是千百万年进化的结果。”这比前种说法容易找到证据。

是什么使这个问题陷入令人沮丧的绝境呢？乔伊斯认为，是因为“RNA世界”学说能很好地解释大贵的事实。要是没有它，人们会永远在类似于先有鸡还是先有蛋这样自相矛盾的问题上纠缠不休：先有蛋白质，还是先有DNA？—方面，很显然，在现代细胞中没有DNA就没有蛋白质，因为储存在DNA中的遗传信息将告诉细胞如何制造蛋白质。但另一方面，没有蛋白质，DNA就不能进行它的工作，因为蛋白酶帮助DNA进行复制、自身修复，以及大量别的工作。

这似乎自相矛盾。于是“RNA世界”要求：谁也不在先——因为DNA和蛋白质都来源于RNA。

这种思想实际上应追溯到60年代晚期。当时，圣地亚哥脊髓灰质学会搞生物研究的（Leslie Orgel）雷斯利 · 欧格尔和弗兰西斯 · 克瑞克（Francis Crick）以及伊利诺斯大学的卡尔 · 沃思（Carl Wocsc）正全面地讨论这个问题。他们说，如果你仔细研究细胞中怎样合成蛋白质，就会发现：RNA是普遍存在的。储存在一条DNA链中的遗传信息首先在一个“信使”RNA分子上复制，这个RNA将作为复制蛋白质的“数据纸带。”然后信使RNA迁移到RNA“收容所”——所谓的核糖体中，那里是实实在在进行复制的工厂所在地。最后，氨基酸被一大群“转移”RNA分子带进来，沿着信使RNA排列成序，把蛋白质补充完整。

欧格尔、克瑞克和沃思说，提出以上说法，并且提出RNA和DNA之间强烈的结构相似性，似乎RNA系统已经首先进化过了，然后DNA才能随之进化成各种变体，特别是储存遗传信息。同时，人们可以设想RNA催化剂——如果它们存在的话——渐渐地采用少量蛋白质改进它们的作用，直到蛋白质完全参与。

欧格尔和克瑞克的思想具有不可否认的吸引力。然而，找不到RNA催化的证据，它沉睡着，直到80年代初，才通过舍契和阿尔特曼的寻找而复苏，并公之于众。结果产生热衷于“RNA世界”学说的流行浪潮，同时，对试图发现RNA究竟能作多少事情的化学家和分子生物学家的实验台产生冲击。

许多事，正如后来证明的那样。起催化作用的RNA残片——核糖酶——被证明在切割、连接和移动另外的RNA分子残片时相当熟练。甚至有一种令人感兴趣的说法，那就是核糖酶能直接认出并操纵氨基酸。这使人联想到它们也许能直接制造蛋白质。如果是这样，舍契说道，“最后剩下的尖端——证明RNA确实能作生命所需的一切事情——将很了不起。”

然而，正如乔伊斯指出的那样，整个“RNA世界”学说最薄弱的一环仍然是起源问题。如果生命开始于RNA，那么RNA自身一定是在比较简单的分子中自发发生化学反应而形成的。表面上，这不算什么，他说：“在原始的地球上像氢氰酸和甲醛这样的分子可能含量较为丰富。多次实验表明，光诸如水蒸气、二氧化碳和氮气这普通的气体遇上闪电放电或太阳紫外线照射等能量时，RNA很自然地就形成了。”

然而，乔伊斯说，当你问个究竟时，RNA的形成确实成问题。抛开所有的因素假如原始分子形成了RNA，它们终究只不过是碰巧罢了。谈到核糖，他说，5元糖分子帮助形成RNA主干。实验表明，它很容易产生，足以在远古时代由甲醛发生链式反应而产生。但是，同样的链式反应也产生诸如葡萄糖和果糖这样的糖类，以及大量人们不太熟悉的像阿拉伯糖、阿洛酮糖和来苏糖那样的化合物。核糖为什么会如此受进化的青睐呢？没谁强迫它，乔伊斯说。

再谈谈碱基。腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和尿嘧啶分子通过沿RNA主干依次排列而储存遗传信息。实验表明，腺嘌呤和鸟嘌呤很容易通过由紫外线激发的氢氰酸的链反应而产生。虽然，进化没有明显的理由从大量相类似的产物中选中这两个分子。然而，乔伊斯说，胞嘧啶和尿嘧啶仍然是一个谜：从来没有人碰巧找到一个似乎可行的方法，使它们能在实验室之外形成。

最后，乔伊斯说，假设你主张自然界确实找到了一条选出核糖的路，假设所有的四种碱基通过某种方法形成，然后与核糖连在一起，这不是像变戏法那样，再假设糖——碱基单位以某种方式连入一条完整的RNA链，这又是一个给人留下深刻印象的技术，因为连接时有一个棘手的反应——插进磷酸盐组分。然而，你还是陷在困境里。

乔伊斯说，想象你能抓住在一个核糖分子和它的碱基之间的键，然后把它弯成半画。这时，在这种卷曲结构中键能够像“正常”结构中那样稳定地存在。结果，任一原始反应差不多必然地导致核糖“同分异构体”的混合：同分异构休彼此紧密相关，但化学当量不相等。

这些非生物同分异构体决不会突然在现代的RNA中出现，乔伊斯说，因为细胞中制造RNA的机构不会让它们形成。但在原始RNA中，它们曾无处不在——这意味着你不会得到一条完整的链，而是一系列发育不全的、不调和的碎片。况且，如果你甚至想象经过几十亿年试验和失败之后，一长串正确的同分异构体偶然排列起来，仍然还有悬而未决的正题。为了使地球上的生物得以延续，乔伊斯说，运气好的RNA分子不得不复制自己——可能用它自己的碱基顺序作为模板，以互补的顺序建造一条新的RNA链。但一旦它试着这么千，它会发现互补顺序被同分异构体以同样的混合弄污。结果，没有新链。

所以，最后乔伊斯说，理由最充分的说法，是生命并非开始于RNA。它可能开始于某种简单的物质，某种预先能解决这些问题的物质。问题在于：是什么物质呢？

唯一正确的回答是“谁知道？”：因为证据已被40亿年的进化抹掉了。过去几年，欧格尔、乔伊斯、舒瓦茨、生物学家斯坦利 · 米勒以及加利福尼亚大学、圣地亚哥大学研究了一些可能的候选者。他们最中意的物质之一是甘油分子。它具有一个易弯曲的三碳链，比环状核糖更稳定，并可能在原始地球上大量聚积。甘油也可能与腺嘌呤或其它碱基化合而不产生干扰核糖的“非生物”同分异构体。最后，生成的甘油碱基单位将与去掉一个拔原子的核糖碱基单位等当量。这意味着只须简单地补入那个估计可使链增加刚性并且耐用的谈，进化就能慢慢地将一连串的甘油单位转化成现代的RNA。

然而，这种学说还是存在一个问题：它的实施不太顺利。到目前为止，任何打算在实验室里用甘油变变看似容易的戏法的作法，充其量也不过得到普通的产物。“如果再这样继续进行好几年的话，”这方面最积极的研究者舒瓦茨说，“我们真的会泄气。”

别的人耐心更少。少数生命起源研究者已在口头上完全反对RNA世界学说。其中，有一位（也许是最著名的）曾获诺贝尔奖的生物学家克里斯蒂安 · 德 · 杜夫。“我认为‘RNA世界’很不可思议，”同时地洛克菲勒大学和布鲁塞尔国际细胞及分子病理学协会工作的杜夫说，“它太复杂了。”

在他即将出版的《细胞蓝图》一书中，他提醒人们注意一个古老的思想：生命起源于某种原始的新陈代谢。杜夫特别提到，早期地球上随意发生的化学反应可能已经产生出大量的多肽（短氨基酸链），它的周围围着一大群另外的有机小分子。然后他指出，人们已知道许多这样的化合物具有天然的催化性。这意味着一旦它们形成了，它们能有选择地控制那些原始的化学反应。于是，某些物质的浓度会优先增加，然后依次开始催化更进一步的反应。

最后，杜夫说，众多的使催化剂和反应产物相联系的网络将减小副反应，从而提供一种非遗传的自然选择模式。更有甚者，这些被选出的催化剂，正是当今的酶的原始袓先。

赞同者之一的乔伊斯发现人们大力称赞德 · 杜夫的理论。他们称赞催化剂网络提高能量代谢的理论，称赞有关遗传密码问题的论述。“《细胞蓝图》是由仅有的几位了解细胞生物学的人中的一位所作的一本学术价值很高的书，”乔伊斯说道。确实，他没能亲自作出德 · 杜夫那样肯定的关于新陈代谢的首次假设。但杜夫自己也承认，在实验室中关键步骤一个也没被证明。

然而乔伊斯第一个指出在这场竞赛中没有谁能垄断真理。“起源没有理论，”他说，“这是不容置疑的。”

[Science，1989年第246卷第4935期]