核酸与蛋白质在生命形成中谁先

第二节　核酸与蛋白质在生命形成中谁先

早在古希腊时代，就有人提出一个纠缠不清的问题：先有鸡还是先有蛋？

无独有偶。在生命的化学起源上，也有这样的一个“鸡”与“蛋”的问题。20世纪50年代，英因科学家贝尔纳到前苏联参加一个学术会议时，提出了一个发人深省的问题：核酸与蛋白质在生命形成的过程中那个首先出现呢？

真是一石投下，波澜顿起，人们对此争论不休，然而要寻求答案，谈何容易！众所周知，在细胞中，蛋白质和核酸是基础物质，它们“相依为命”。蛋白质合成需要核酸来编码；核酸的合成、复制都要有蛋白质（酶）来催化。两者缺一不可。

核酸与蛋白质到底谁先出现？对这个问题的答案，目前有三种假说，第一是先有蛋白质；第二是先有核酸；第三是两者同时出现。

第一种假说认为先有蛋白质。因为，约在40亿年前，由于当时大气中没有臭氧层，太阳辐射毫无阻拦地直闯地球，使原始大气中的水蒸气、氢、氨等小分子物质利用太阳能，聚合成了最简单又是生命不可缺少的物质氨基酸。这种设想已在实验室中得到验证。1953年，美国芝加哥大学的化学家斯坦利·米勒做了一个实验，他模仿地球原始大气，把甲烷、氢、氧、二氧化碳与水汽等按一定比例放在一起，然后进行加热、火花放电与热辐射等处理，一个星期以后，这个混合气体中出现了生命物质氨基酸。

氨基酸在没有核酸的情况下怎样进一步合成蛋白质呢？美国航天实验中心的劳斯特认为，富含矿物质镍的黏土起着催化剂的作用，它像“磁石”一样能使氨基酸彼此聚合，形成类蛋白质，并用实验初步地证明了他的论点。

近几年还发现了一种叫朊病毒的微小生物，它只有蛋白质而没有核酸。由于对这种生物了解甚少，所以还很难说它的发现能够支持“先有蛋白质”的假说。

第二种假说认为先有核酸。通常，核酸的合成、复制等都要有酶起催化作用。如果核酸先出现，靠什么做催化剂呢？这个假说认为，原始地球上有一些物质能代替酶的催化活性，甚至有可能是核酸本身能代替酶起催化作用。有人认为，核酸合成过程中，锌、钙、镁、咪唑、尿素等物质可以代替酶起一定催化作用。在这些物质的催化下，原始地球上原来就存在的磷酸盐和后来聚合成的碱基、糖体就慢慢合成了核酸。有些实验也证明了这一过程，如美国的奥勒格教授在富锌黏土上成功地合成了8个单位的核糖核酸链，有人用咪唑催化产生了6个核苷酸相连的片段。

在核酸复制时，铅、锌等金属离子可以代替有关的酶，美国科学家奥吉尔在铅、锌离子存在的情况下，使核糖核酸复制成功。

也有人认为，核酸本身能代替酶起催化作用，美国的西卡等人在近几年发现核糖核酸本身也具有酶的催化活性，能催化自我拼接反应。美国另一位化学家在含有四种核苷酸的混合溶液中放入一小段核酸，四种核苷酸就在核酸上排列并联结起来，最后得到一小段双螺旋核酸，上述例子说明，没有酶的催化，核酸也能合成和进行自我复制。

这种“先有核酸”假说同样存在难以解释之处，原始地球上金属离子、咪唑和核酸等物质催化效率很低。在那种情况下怎样有效地合成、复制核酸？合成的核酸链很短，怎样形成具有遗传信息的大分子？

第三种假说是同时起源。这个假说认为地球形成初期，大气里已存在的某些分子聚合成了氨基酸；与此同时，一些物质聚合形成了五种碱基。有了氨基酸便可以合成“类蛋白质”，有了碱基就可以合成“类核酸物质”，这二者相互共存，每一方存在都是另一方产生和存在的前提条件，它们相互作用的结果，终于形成具有生命力的细胞。

“同时起源”假说也难以自圆其说，目前还没有发现具有催化核酸的活性“类蛋白质”，那么它们同时出现相互帮助、相互作用的关系怎样成立？

总之，这三种假说，各持其理，莫衷一是，究竟谁是谁非，难以定论，因此，生命起源的“蛋鸡”先后说还是一个谜。