核苷酸多聚体与的复制

6.核苷酸多聚体与RNA的复制

让我们假定研究人员可以证明（核糖）核苷酸是能够非酶促出现的，赞成上述这种最简单方案的研究人员也许仍必须证实核苷酸可以组装成多聚体，而多聚体可以在没有蛋白质的帮助下进行复制。可以想像无机物再次催化了把核苷酸连接到多聚体上的反应事实上，詹姆斯·弗里斯发现，一种普通的黏土矿物蒙脱石可催化RNA寡核苷酸的合成。

困难在于要想出在没有蛋白质的情况下，RNA可以开始复制的那些步骤。在奥格尔的实验室的早期研究初步揭示，这类复制是可能的。在这些实验中，他们合成了寡核苷酸并让它们与游离核苷酸混合，核苷酸吻合于寡核苷酸上并彼此结合以形成新的寡核苷酸。

1953年詹姆斯·沃森和弗兰西斯·克里克解决了DNA的三维结构。已知在DNA中核苷酸内的腺嘌呤与胸腺嘧啶配对，而在RNA中腺嘌呤则与尿嘧啶配对，相类似地，鸟嘌呤与胞嘧啶配对，现在已把这样的耦联单位称为沃森－克里克碱基对。实验中所出现的寡核苷酸就是通过沃森－克里克碱基配对而产生的，并由此而被补充到原有的链中去。例如，完全由带有胞嘧啶（核糖）核苷酸制成的模板，控制了全部由带有鸟嘌呤核苷酸组成的互补多聚体的结构。

由原始模板形成的这类互补体——应该称为“拷贝”——也许是生物前入选的RNA链复制的第一步，接着这些链必然会分开，而互补体的补充（原始链的复制）必然会构建出来。上述实验明确肯定了腺嘌呤和尿嘧啶之间以及鸟嘌呤和胞嘧啶之间的相互吸引本身就足以形成许多核苷酸顺序的互补链，酶类只是使此过程更加有效和RNA的拷贝范围更加广阔。

可是，在试验进行数年之后，仍不能进展到复制的第二步——互补链的拷贝以得到第一个模板的复制品，也许要得到蛋白酶的帮助才行。同样令人失望的是，只有当我们用具有右旋的结构的核苷酸实验时，我们才能诱导原始模板的拷贝。今天全部生物合成的核苷酸都是右旋的，不过，在原始的地球上，等量的右旋和左旋的核苷酸或许业已存在。当我们在我们的反应混合物中放入相等数量的两类核苷酸时，拷贝受到了抑制。

所有这些问题是令人烦恼的，但它们并未排除此种可能性，即通过比较简单的过程就开始合成了RNA并进行了复制。也许无机物确实催化过正确结构的核苷酸的合成，并把它们聚合成随机的寡核苷酸族，当时没有复制的拷贝也许已产生了一对互补链。根据索斯塔克的假设，如果一条链遇到的是核酶就可以拷贝它的互补链并由此而自我复制，使两条链呈指数复制所需的那些条件可能已经确立。这个方案显然是非常优化的，而且可能也是正确的。