弗朗西斯 · 克里克（Francis Crick）在1968年发表的《遗传密码的起源》一文中，对合成蛋白质的复杂的化学机制进行了推测。他写道：“人们很想知道最初的核糖体是否全由RNA制造出来的”，接着又说：“最初的酶，很可能就是一个具有复制酶性质的RNA分子。”艾伦 · 韦纳（Alan Weiner）在今年召开的冷泉港定量生物学讨论会上的发言总结中，重申了南里克的观点。令人惊奇的是，会议结束时，几乎所有的预言都集中到子最近发现的RNA分子具有酶活性这个问题上面。同时，一些有名望的分子生物学家，向后推测了一种模式，构建了在生命起源过程中的关键发展阶段上似乎合理的图型，继承并发展了六十年代先驱们的观点。

RNA之所以引人注目，在于它似乎可以提供合理解释生命起源问题的答案，解决长期悬而未决、争论不休的“是先有鸡还是先有蛋”的老问题。存在于生命形式中的两类完全不同的信息和功能分子，难住了“鸡和蛋”的问题，使两者处于表面上看来相互依赖的无限循环中。这样的循环究竟是怎样引起的呢？兼有信息和功能作用的一类分子可能就是答案，看来RNA就属于这类分子。因为早在六十年代就已知RNA在蛋白质的合成过程中起到非信息作用。正如克里克在1966年所指出的：“看起来tRNA（转移核糖核酸）是上帝使RNA起到蛋白质作用的物质”。由于认识到许多辅酶就是核苷酸（例如辅酶A）或利用来自核苷酸的碱基，从而加大了RNA在蛋白质前的世界里可能起到催化剂作用的这种可能性。在六十年代便产生了关于辅酶可能就是最早的、以RNA为基础酶的推测。

毫无疑问，发现RNA分子有催化活性的巨大意义可比得上对酶蛋白的发现。汤姆 · 切赫（Tom Cech）是本领域的先驱，他首先在实验室内揭示了：“原生动物嗜热四膜虫（Tetrahymena thermophila）核糖体RNA的间插顺序（intervening. sequence，IVS），在无蛋白质存在时，能从其周围的外显子（exon）顺序中进行自身切割。”继而发现了切割的IVS具有催化活力。去年，弗兰克 · 韦斯迈耶（Frank Westheimer）曾在本刊“消息与评论”专栏文章中，对这样一个真正的酶进行了讨论。

切赫的文章介绍了由四膜虫IVS所催化的一个反应，然而文章中特别在意义的内容是：RNA的聚合，显然必须有一个RNA复制酶的参加才能进行。左格（Zaog）和切赫通过一系列转酯实验表明：四膜虫IVS能转化5胞苷酸（C₅）到（C₃₀）以内的一系列的多胞苷酸。虽然在实质上这些反应并不一致；也不改变平均寡核苷酸长度，但却精确反映出，由RNA聚合酶催化的反应，在两种情况下，磷酸酯键都是守恒的。位于IVS中的内部操纵顺序对多胞苷酸的特性，正如图所示，被认为是有碱基对进入了底物中。切赫推测这种特性可能因内部操纵顺序的变化而改变。最近证实了四膜虫IVS的内切核糖核酸酶活力特性，能按可以预计的方式改变，是由一系列有效的RNA核酸限制内切酶所引起。这就有力支持了切赫的观点。

进一步确定克里克关于RNA复制酶仅仅是由RNA制造的这种假说的可能性，在于表明IVS的内部操纵顺序可由在反应期间复制的外部模板所代替。切赫已指出了一个清楚的模型，而且他所领导的小组，正在制造这样一个真实模型。

如果说一个能催化自身复制的分子提供了一种解决“鸡和蛋”这一难题的方法的话，那么沃尔特 · 吉尔伯特（Walter Gilbert）则在本刊“消息与评论”专栏文章中特别强调了搞清信息储存和功能之间的不同在进化早期中的重要意义，因为这两种作用要求不同的结构。韦纳（Weiner）和梅塞尔（Maizels）采纳了这种观点。他们共同设计了一个非常令人信服的模式，进行令人寻味的观察，解释蛋白质合成中可能出现的转移问题。

韦纳和梅塞尔认为，生命起源的线索可在病毒中发现，许多病毒很可能是进化早期阶段上的“活化石”，尤其是RNA病毒，被认为很可能是RNA世界的代表；同时他们也注意到了这些病毒在基因组的3'末端上具有转移（t）RNA类似物结构的趋势。有时是在病毒基因组的3'顺序中直接显示出来，但是更多的则是显示出病毒基因组和已知为识别tRNA的蛋白质进行作用的能力。例如一些植物RNA病毒，其末端被特异氨酰转移核糖核酸合成酶所氨酰化；而且复制噬菌体QRNA基因组的酶，具有tRNA结合蛋白质EF Tu和Ts的必需的亚单位。

韦纳和梅塞尔认为，在RNA世界中的3'tRNA类似物顺序内，会有起复制作用的有标记的各种基因组RNA；标记可以被复制酶所识别，并且在基因组向催化分子转化过程中消失。许多tRNA的3'末端加入进了非编码的CCA（胞嘧啶核苷酸、胞嘧啶核苷酸 - 腺嘌呤核苷酸顺序）；而且有些RNA病毒被认为起到了最初端粒的作用，在基因组的3'末端保护信息。韦纳和梅塞尔指出，和CCA紧密相关的顺序出现在现代端粒的末端。最有效的，也许就是在原核生物中的这种酶，能从它的前体物质RNase P（磷 – 核糖核酸酶中释放各种tRNA）。而RNase R则具有在蛋白质缺少时起核糖核酸酶作用的RNA的主要成分。现有证据说明，含有加进了和CCA有关的补体到端粒中的酶，也有必需的RNA成分。

韦纳和梅塞尔的模式进一步指出，3'tRNA类似物片段在蛋白质合成进化中能起到关键作用，其条件是某一个变体复制酶得到结合氨基酸的能力，并将之携带转移到基因组RNA分子的3'tRNA类似物的末端；或者，由RNase P释放出自由tRNA段。这可能出现在和四膜虫IVS催比相关的一系列反应中，而且也几乎和现在氨酰转移核糖核酸合成酶所催化的反应相同。结合氨基酸的羧基能取代携带着氨基酸的RNA复制酶中的单核苷酸。这样便形成了一个氨酰N – 甲基吡咯烷酮（氨酰NMP）中间体，然后便能和tRNA类似物片段的3'末端进行反应。形成了一个相当于现代蛋白质合成中的氨酰tRNA基质。被结合携带着的氨基酸可自动聚合，产生第一个多肽。因为有两个“tRNA”结合位点而对聚合作用进行催化的RNA，可能就是最早的核糖体。

继切赫和其他人的工作之后产生的这个模式，尽管存有许多值得怀疑的地方，但每一步似乎都是合理的，由实验室的重组方式，开始确定了它的真正可能性。这样，作为催化剂的多功能RNA分子，就成为一个极有意义的问题了。在会上由霍伦贝克（Uhlenbeck）报告了另外两个新的RNA酶，两者都涉及到化学性质截然不同的四膜虫IVS和RNase P所催化的反应。由罗伯特 · 西蒙斯（Robert Symons）的工作中导出了一个模式，西蒙斯已表明，几种植物类病毒RNA的寡聚体能自我分裂为单节显性的单位，明显表现出了由促使RNA折叠为西蒙斯称为“弦槌”二级结构的保守顺序成分所决定的共同机制。这些物同的保守顺序成分，存在于在蝾螈中发现的未知功能的小段RNA中。它可在试管内按西蒙斯模式预计的位点上进行自身分裂。

霍伦贝克及其同事根据西蒙斯保守顺序成分，现已合成了两个短的RNA。其中为19基体链节（mer）的一个，催化另一个（24 mer）特异位点的分裂。转换表示这是一个真正的催化过程，而且霍伦贝克领导的小组已制造出了迄今最小的核糖核酸酶。他介绍的第二个新的核糖核酸酶，是产生自艾伦 · 克卢格（Aaron Klug）在实验室内所进行的观察研究。在其特异位点上，有铅离子被结合进酵母tRNA phe分子中，并在适当的pH值下催化tRNA主链的分裂。霍伦贝克报告说，能把tRNA分裂为二，其中一半结合一个铅离子并催化另一半的分裂。从两方面来看，这个核糖核酸酶是特别有意义的；一为它是一个含金属酶，金属在扩大最初核糖核酸酶的催化力方面可能起到重要作用；二是已测出了结合铅离子的酵母tRNA phe的结构，对于极难结晶的RNA，这非常有用。

假设存在着自我复制的RNA的话，那么为它们进化到遗传信息储存和表达的现代系统所设计的似乎合理的模式，就能够解决生命起源的问题了吗？显然，在会上几个人的发言并没能把这个问题讨论清楚。尤其是莱斯利 · 奥吉尔（Leslie Orge），艾伦 · 施瓦茨（Alan Schwartz）杰拉尔德 · 乔伊斯（Gerald Joyce）和斯坦利 · 米勒（Stanley Miller），他们认为RNA必定是一个进化的高级分子。这种观点，是以自身复制的RNA在生命出现以前的混沌物质中从头发展过程中显然存有不可超越的障碍为前提的。

断言生命出现以前混沌物质中存有复杂混合糖是造成困难的原因之一，也许最难的，是对映体的交叉抑制。在复制期间，链的末端伸长，复制是由具有D - 核糖而不是现代所有RNA中的L - 核糖的核苷酸的参入所引起。作为摆脱困境的方法，有人提议RNA是具有不同类型糖 - 磷酸盐主链的多体，首先作为信息分子出现。乔伊斯及其同事认为，假如第一个信息分子进行寡聚作用的基质是甘油衍生的无环核苷酸二磷酸盐的话，那么RNA所面临的许多问题便可避免。这些是原手性；尽管在进行寡聚作用时达到了一个手性中心。迈克尔 · 莱维特（Michael Levitt）进行了分子动态模拟，设计了一个挠曲（焦磷酸盐）主链，使单体在顺式L - 或反式D - 两种无链末端的构型下被结合进去。预计这类多体复式结构的其它优点是，随长度增加，稳定性逐渐减小。结果，能够出现碱基互补基础上的信息复制，但信息分子并不成为封闭的稳定复合体。

会议讨论的中心内容是克里克有关生命起源问题的回顾性研讨；起主导作用的，则是T · 多布赞斯基（Theodosius Dobzhansky）的观点。他论述到：“只有按照进化的观点，才能有生物学的意义。”这种论点被多次引用。最强的会议信息，也许就是韦纳和梅塞尔的最有说服力的回顾性研讨了。它对分子生物学家们飞快积累着的无数具体细节中的任何一个，都起到重要的指导作用。而每一个具体细节本身，也许并不显示出多大的普遍意义。

[Nature第328期，1987年7月2日]