RNA DNA 氨基酸
DNA分子活性比较低，它需要特定蛋白质的帮助才能完成自我复制。但反过来讲，特定的蛋白质不是无缘无故产生的，它们需要经过自然的筛选，而要通过自然选择，它们就必须能被遗传且能产生变异。然而蛋白质本身不是遗传的模板，它要由DNA编码。所以问题就是，蛋白质没有DNA就无法进化，而DNA没有蛋白质也无法进化。如果两者缺一不可，蛋白质与DNA两者谁先谁后，这类似于鸡生蛋蛋生鸡的问题。
在20世纪80年代中期，科学家有一项超凡的发现，那就是RNA可以当作催化剂。RNA分子很少形成双螺旋，它们常卷成小而复杂的形状，同时具有催化作用。这样一来RNA分子就可以打破前面的困境。在这个假设的“RNA世界”里，RNA既可以扮演DNA的角色也可扮演蛋白质的角色，它可以催化自我复制以及很多其他反应。
从现代细胞工作的角度来看，该假设是有意义的。今天的细胞里，氨基酸并不会和DNA直接接触，当细胞需要合成蛋白质时，许多基础反应都是由核酶（一种具有催化功能的RNA）催化完成的。“RNA世界”假设让整个学界为之着迷，它让生命密码的研究方向，从“DNA密码如何编码蛋白质”转向“RNA和氨基酸之间到底发生了什么”，然而至今我们仍没有明确的答案。
美国生物化学家哈德罗·莫洛维兹与分子生物学家谢利·科普利以及物理学家埃里克·史密斯假设:由成对字母组成的RNA也可以作为催化剂。他们认为双核苷酸会和氨基酸的前体结合，然后催化它们成为氨基酸。至于催化成哪一种氨基酸，则要看双核苷酸里的字母是什么。理论上第一个字母会决定氨基酸的前体，第二个字母决定反应形式。比如说，如果两个字母是UU，那么丙酮酸会先接上来，然后被转换成疏水性极强的亮氨酸。
从这里到三联密码只剩下两步了，而它们都只需要简单的字母配对即可。首先，一段较大的RNA分子和双核苷酸通过惯常的碱基配对法则配对，也就是G配C， A配U。接着氨基酸会被转移到这个较大的RNA分子上，因为分子较大，吸引力也比较大。结果就是一段RNA分子接了一个氨基酸，而氨基酸的种类取决于最初携带它的双核苷酸字母。
第二步则是将二联密码变成三联密码，配对规则不变。如果三个字母配对的效果比两个字母配对来得好（也许好处是分子间有较多空间或结合力较强），那三联密码自然会胜出。
当然整套“RNA世界”理论都还只是假说，目前也没有太多证据可以证明。但是重要的是它为解开密码起源之谜带来希望之光，从简单化学反应到三联密码诞生，看起来也有可能发生，也可以被实验检验。
基因的表达产物是蛋白质和RNA
《自然》5月11日发表的一项最新研究称，化学家已经解决了生命起源理论中的一个关键问题，证明了RNA分子可以将短链氨基酸连接在一起。
德国杜塞尔多夫大学研究分子进化的Bill Martin表示，这一发现为探索早期化学进化开辟了广阔而全新的途径。
该研究支持了在“RNA世界”假说基础上的另一种说法。“RNA世界”假说认为，在DNA及其编码的蛋白质进化之前，第一个生物体是基于RNA链的。标准理论认为，在“RNA世界”里，生命可能以复杂的原始RNA链形式存在，它们既能复制自己，又能与其他链竞争。后来，这些“RNA酶”可能进化出了制造蛋白质的能力，并最终将它们的遗传信息转化为更稳定的DNA。
但该过程是如何发生的仍旧是个谜，部分原因是仅仅由RNA组成的催化剂的效率远远低于今天在所有活细胞中发现的蛋白质酶的效率。该研究通讯作者、慕尼黑大学有机化学家Thomas Carell认为，尽管发现了RNA催化剂，但它们的催化能力依然很差。
在研究这个难题时，研究人员受到RNA在所有现代生物体制造蛋白质过程中所起作用的启发：编码基因的RNA链（通常是由DNA碱基序列复制而来）通过核糖体生成一个氨基酸，形成相应的蛋白质。
与大多数酶不同，核糖体本身不仅由蛋白质组成，还由RNA片段组成，这些片段在合成蛋白质中起重要作用。此外，核糖体包含标准RNA核苷A、C、G、U的修饰版本。
研究人员通过连接活细胞中常见的两段RNA，构建了一种合成RNA分子，其中包括两种经过修饰的核苷。在第一个特异核苷位点，合成分子可以与一个氨基酸结合，然后氨基酸侧移与邻近的第二个特异核苷结合。随后，研究人员分离了原来的RNA链，并引入了一个新的RNA链，该RNA链携带自己的氨基酸，并与之前附着在第二个RNA链上的氨基酸形成强共价键。
这个过程一步步进行，最终生成了一条短的氨基酸链，即迷你蛋白质——肽，并附着在RNA上。氨基酸间化学键的形成需要能量，研究人员则通过在溶液中用各种反应物激发氨基酸来提供能量。
Martin表示，这是一个非常令人兴奋的发现。“不仅因为它为基于RNA的肽的形成指明了一条新路径，还揭示了自然发生的RNA修饰碱基的新的进化意义。”Martin补充说，该结果表明RNA在生命起源中发挥了重要作用。
美国佐治亚理工学院生物物理化学家Loren Williams对此表示赞同。他认为，如果RNA的起源和蛋白质的起源是联系在一起的，而且它们的出现不是独立的，那么这就会从根本上支持“RNA —蛋白质世界”，而远离“RNA世界”。
为了证明这是一种合理的生命起源，科学家必须进一步完成几个步骤。该团队在RNA上形成的肽是由氨基酸的随机序列组成的，而不是由存储在RNA中的信息决定的。Carell说，更大的RNA结构可以折叠成在特定位置“识别”特定氨基酸的形状，产生确定的结构。这些复杂的RNA—肽混合物可能具有催化性能，并受进化压力的影响，变得更有效率。Carell认为，如果分子可以复制，便会有类似微型有机体的生物产生。
（辛雨）
来源： 中国科学报
科学家提出RNA—蛋白质是生命世界起源,基因的表达产物是蛋白质和RNA
四种DNA字母要编码20种氨基酸。绝不可能是一对一编码，也不可能是二对一编码，因为两个字母最多只能组成16种组合（4×4）。因此，最低要求是三个字母，也就是DNA序列里面最少要有三个字母对应到一个氨基酸，被称为三联密码，后来被克里克和西德尼·布伦纳证实。
但是这样看起来似乎很浪费，因为用四种字母组成三联密码，总共可以有64种组合（4×4×4），这样应该可以编码64个不同的氨基酸，那为什么只有20种氨基酸呢？一定有一个神奇的答案来解释为什么4种字母，3个一组，拼成64个单词，然后编码20种氨基酸。
1952年，沃森就曾写信告诉克里克：“DNA合成信使RNA（mRNA）， mRNA合成蛋白质。”克里克开始研究这一小段mRNA的字母序列，如何翻译成蛋白质里面的氨基酸序列。他认为mRNA可能需要一系列“适配器”来帮助完成翻译，每一个适配器都负责携带一个氨基酸。当然每一个适配器一定也是RNA，而且都带有一段“反密码子”序列，这样才能和mRNA序列上的密码子配对。
适配器分子也由RNA分子组成。它们现在叫作“转运RNA”或tRNA。现在整个工程变得有点像乐高积木，一块块积木接上来又掉下去，一切顺利的话，它们就会这样一个接一个地搭成精彩万分的聚合物。
随着实验技术进步而且越来越精密，在20世纪60年代中期许多实验室陆续解开了序列密码。然而经过一连串不懈的译码工作后，大自然却好像随兴地给了个潦草结尾，让人既困惑又扫兴。遗传密码子的安排一点也不具创意，只不过“简并”了（意思就是说，冗余）。有三种氨基酸可对应六组密码子，其他的则各对应一到两组密码子。每组密码子都有意义，还有三组的意思是“在此停止”，剩下的每一组都对应一个氨基酸。这看起来既没规则也不美，根本就是“美是科学真理的指南”这句话的最佳反证。甚至，我们也找不出任何结构上的原因来解释密码排列，不同的氨基酸与其对应的密码之间似乎并没有任何物理或化学的关联。
克里克称这套让人失望的密码系统为“冻结的偶然”，而大部分人也只能点头同意。他说这个结果是冻结的，因为任何解冻（试图去改变密码对应的氨基酸）都会造成严重的后果。一个点突变也许只会改变几个氨基酸，而改变密码系统本身却会从上到下造成天大灾难。就好似前者只是一本书里无心的笔误，并不会改变整本书的意义，然而后者却将全部的字母转换成毫无意义的乱码。克里克说，密码一旦被刻印在石板上，任何想改动它的企图都会被处以死刑。这个观点至今仍有许多生物学家认同。
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