撰文/W·韋特·吉布斯(W. Wayt Gibbs)
杰勒德·F·喬伊斯(Gerald F. Joyce)承認,在看到這些實驗結果的時候,他有一種沖動,想要暫停進一步研究,立即把這些結果發(fā)表出去。經過多年努力,他和他的學生特蕾西·林肯(Tracey Lincoln)終于發(fā)現(xiàn)了一對雖然短小但功能強大的RNA序列,把它們和一堆結構更簡單的RNA“原料”混在一起,前者的數(shù)量會不斷倍增,幾小時內就能擴增至原來的10倍,而且只要有充足的原料和空間,這種擴增過程就不會停止。
但是喬伊斯對此并不完全滿意。這位53歲的分子化學家是美國加利福尼亞州拉霍亞市斯克里普斯研究所(Scripps Research Institute)的教授兼所長,也是“RNA世界” (RNA world)假說的提出者兼擁護者之一。今天我們所知的生命主要基于DNA和酶類蛋白質,在絕大多數(shù)情況下,RNA不過是傳遞遺傳信息的信使。RNA世界假說則認為,現(xiàn)有生命是從一個更簡單的前生命化學系統(tǒng)進化而來的,這個系統(tǒng)主要、甚至完全建立在RNA之上。當然,這個想法要說得通,RNA本身就必須能夠支撐進化。喬伊斯認為,或許他合成的RNA有助于證實這種可能性。因此他和林肯又多花了一年時間來研究這些分子,在它們的序列上制造種種突變,并且建立起只有適者才能生存的競爭環(huán)境。
成長中的生命:RNA復制分子組成的枝杈從DNA主干處水平發(fā)散開來。這樣的RNA可以在試管中向我們展示出進化的一些基本特征。然而,對于人造生命而言,它們還需要進化出嶄新功能的能力。
2009年1月,就在達爾文誕生200周年前一個月,他們在《科學》雜志上公布了研究結果。他們的微型試管系統(tǒng)確實表現(xiàn)出了達爾文進化的幾乎所有本質特征。實驗伊始,有24個RNA變體進行自我復制,其中一些變體在實驗環(huán)境中的復制速度比其他變體更快。所有RNA分子都共享同一個“原料”池,因此每一種分子都要和其他分子競爭。復制過程并不完美,因此新的變體很快就會出現(xiàn),甚至繁榮興盛——喬伊斯把這些突變稱為重組體(recombinant)。
“我們讓這一過程持續(xù)進行了100個小時,”喬伊斯回憶道,“最后觀察到復制分子的總數(shù)擴增了1023倍。最初那幾十種復制分子很快就消失了,重組體開始接管整個群落?!辈贿^,沒有一種重組體進化出了它們的祖先所不具備的新功能。
缺少了這關鍵的一環(huán),人工進化就無法完全重現(xiàn)真正的達爾文進化?!斑@還算不上生命,”喬伊斯強調說,“生命能夠在進化中‘開創(chuàng)’出全新的功能,我們還沒有做到這一點。我們的目標是在實驗室中制造生命,但是要實現(xiàn)它,我們就必須增加整個系統(tǒng)的復雜性,足以使它們進化出新的功能,而不只是對早已存在的舊有功能進行優(yōu)化?!?/font>
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