极不寻常的分子进化国际会议，于1992年6月11~14日在宾夕法尼并州立大学召开，有300名分子生物学家、群体遗传学家和进化生物学家出席。代表们虽对各自学科的命名不同，但都是利用了分子生物学的手段，追寻进化的蛛丝马迹，不管他们在试图解释如RNA和DNA这类分子的进化，还是在力争重建人类和其他生物的家谱。会上尽管充满了对有关发现，乃至有关方法的激烈争论，但在三天半的时间里，论及了30多亿年的进化史，遗漏的问题，将在下次会上提出。

外显子世界的产生

在会开始时，当诺贝尔奖得主吉尔伯特浏览了议程表后，不禁为一篇墙报论文的内容而惊喜：该文所阐述的思想，进一步证实了吉尔伯特1986年的预言，即一种存有高度争议的关于基因在最初的细胞内如何拼凑一起的理论，当他和张贴论文的加拿大的研究生见面时，竟大喊道：“这正适合本博士的意图。”

这位研究生是安大略省，皇后大学里的克劳斯 · 蒂特蒂格，他发现了一种名叫内含子的显然无意DNA片段，在蚊子基因组内所处的位置，恰好是吉尔伯特所预测的地方，好比一块胶带，"拼接成电影片的一部分，此处的内含子充实了吉尔伯特的“外显子往复”理论。该理论认为，叫做外显子的两个蛋白质编码模件，早在为磷酸丙糖异构酶（TPI）编码基因的进化初期就结合在一块了。在吉尔伯特正为新证据欢欣鼓舞时，参会的某些科学家仍不信服。“这仅是支持他假说的一个例子”，印第安纳大学里的进化生物学家柏尔默说。他在一次特邀发言时，批驳了这种假说。会议期间，热烈地讨论气氛笼罩着整个大厅。

吉尔伯特自从在《科学》（1990年12月7日）上宣布，基因是由已出现约30亿年的惊人少数遗传组件构成的以来，他就被迫习惯于进行剪辑了。哈佛大学里的生物学家们提出了几千个这类组件，即外显子的祖先，通过内含子，以新的方式进行了无数次的往复和重组。内含子的作用，几十年来一直在困扰着科学家们。他假定，通过把编码蛋白质的外显子隔开，内含子使外显子的重组活动更容易和更快地进行，从而促进新形式的迅速进行。

吉尔伯特的这一提案，成为了争论的中心问题。内含子如果真像他描述的那样起作用的话，那么它应该和发现它所在的基因一样古老。早在1987年，达尔湖西大学的杜利特尔教授就提出，内含子始终是祖先基因组的组分。吉尔伯特发现，内含子在诸如玉米、鸡和人这些极不相关生物的基因组中所处的位置一致。因此“内含子早”学派主张，内含子必然是从动、植物的共同祖先遗传来的。

包括帕尔默在内的怀疑派认为，所举出的关于内含子在动植物基因组一致位置上的例子，是“属个别现象，并非普遍规律。”几十万内含子的绝大多数，被发现在动物基因组中的不同位置上 · 和内含子在植物基因组中的情况不同。况且在许多古老生物中，包括所有原核生物、和最早知道的真核生物中没有内含子。

吉尔伯特答复，为有效转录遗传信息，在“直流式”装配以后，内含子从某些基因中消失了。如今，他又拿出了蒂特蒂格的论文作为证据。他在1986年《细胞》上的一篇文章中指出：在相隔通远的生物，如玉米、真菌黑曲霉和鸡的TPI基因中，包括11个外显子和10个内含子的全部。认为祖先基因组已包括了所有这些内含子，如外的一个，分裂比现代生物基因中的其他都长许多的一种外显子。他说，不存在的内含子，必是已从被研究过的生物中丢失了。但他预计，这些内含子将发现在已保持了它千年以上的某些另外生物的TPI基因中。

蒂特蒂格在遗传学家沃尔克和研究生惠亚德的帮助下，发现内含子在蚊子基因组中的位置，和吉尔伯特的预言一致。这一发现，不仅为内含子古代起源的理论提供了证据；同时也暗示，内含子超时的从许多生物中消失了。

但这一最新例证，不能充分说服“内含子晚”学派的成员。他们认为，数万内含子反复消失，实难令人相信。柏尔默说，内含子更有可能是后来插入进高等真核生物的单群内。他预计，知果对巨多的TPI基因进行顺序测定，可在其他生物中发现许多新的内含子，并非处在吉尔伯特所预定的位置上。对于外显子往复理论，难以对付的就是定位问题。于是帕尔默说：“在原始基因的装配时，外显子的往复不起主要作用，”即除了实际包含内含子的生物以外，“不存在什么外显子世界。”

吉尔伯特并不动摇，如今更是受到蒂特蒂格论文的鼓励，再次保证说：“作出预测，又获得证实，这在生物学上实属罕见，”对于卷入辩论中的安大略省的年轻分子生物学家来讲，并没推测谁对，只是说：'这是一种无可辩驳的实验。”

挖掘分子化石记录

耶鲁大学里的生物学家韦纳和梅泽尔斯，正在探索生命起源的有关线索，但并非在观察由矿化的骨头所构成的原始化石，而是在研究所谓的“分子化石”——显示部分按时冷冻的现代生物分子，残留着锻造最初活分子的古代事件的线索，这些分子化石记录的早期挖掘，已使许多研究者相信，能够储存信息并催化自身繁殖的最初分子是由RNA组成。如今，韦纳和梅泽尔斯在试图填补“RNA世界”蓝图中的某些主要缝廉。

假如RNA先出现，那么它是如何复制自己的呢？又是如何将遗传信息代代相传的呢？构建最早蛋白质所必需的机器，是怎样由RNA设计出的呢？韦纳等人认为，用他们在过去5年多时间里所研究出的模式，可回答这些问题。韦纳在国际分子进化会议上声明，几个实舱室中的最新工作，对他们的“基因组标记模式”中的中心思想，提供了有说服力的和料想不到的支持，即在现代RNA种内出现的一个小RNA环，实际是在RNA世界的复制中起重要作用的一种古老结构。

耶鲁的两位在研究其模式时，从处于现代还原病毒基因组内和某些感染细菌及植物RNA病毒内的RNA结构上获取了线索。认为所有这些无关的病毒，利用了一种小结构，促进RNA单股复制成另外的互补RNA股或DNA股。该结构就是处于RNA的3’- 末端，折叠成茎或环的RNA长，在显然无关病毒中出现这种相同结构的事实，使韦纳等人认识到，它们在RNA复制中的作用，必定是古老的，数十亿年前，该相同结构可能就作为“基因组标记”汇集成一个RNA区，作为复制起点，借助早期RNA复制酶进行复制活动。

在用该模式解释RNA的自身复制问题时，韦纳和梅泽尔斯发现了“基因组标记”结构，还有另外作用的有关证据。看上去，该结构与转译基因组的核苷酸语言成为组成蛋白质氨基酸顺序的现代转移RNA（tRNA）的结构很相似。这种相似性很明显，不可能是巧合。于是他们提出，在生命最初年代里，这些基因组标记的“权限”逐渐扩大，由对RNA的复制，到对蛋白质的合成，在1987年的一篇文章里，他们指出，当RNA复制酶进化能吸附氨基酸进入如tRNA的基因组标记中时，便开始了这种“权限”扩大活动，使其得到一个电荷。这是使复制更加有效的一步；同时也为基因组标记在后来把氰基酸装配成最初肽的活动中起作用，作了准备。韦纳指出，由科罗拉多大学里的皮奇里利和切赫等人最近发表在《科学》（7月5日、P1420）上的一篇文章，证明了RNA酶确能担此重任。

当然，全部情节，假定如tRNA的基因组标记确实是RNA世界的残片，正如韦纳在会上所报道的，由在俄亥俄州立大学里的兰博威茨的小组和在加利福尼亚大学里的布莱克本的小组所进行的独立研究，近来已发现了如tRNA的基因组标记，在转录高等生物线粒体和核中的RNA为DNA中起决定性作用，而不是在病毒中，这暗示，并非由病毒创造了某些东西：这类结构也许是古老的，超越了35亿年的进化史。

韦纳等人也受到了为填补情节空隙而进行的某些另外最新工作的鼓舞。当充满了氨基酸的原始tRNA聚合，开始装配蛋白质时，必要一种有能力在氨基酸之间形成键的酶。根据加利福尼亚大学里的分子生物学家哈里 · 诺勒近来的工作，这种酶很可能已在RNA世界里很好出现了。上月，他提供了有关核糖体RNA本身，就是催化氮基酸装配酶的证据（《科学》，6月5日P1416）。

韦纳说，总之已开始了关于填补RNA历史中丢失碎片的研究，“哈里的工作和我们中途相遇。” “我们正在思索着RNA催化提供给我们的tRNA和tRNA负载。如今哈里证实，催化肽键形成的酶是由RNA组成。”他还说，所有这一切都在暗示，人们对RNA世界的兴趣越来越强烈了。“RNA在扮演着所有一切有益的角色”。

[Science，1992年7月3日]