科学家发现几乎可以自我复制的RNA链，可能是生命起源的关键

在剑桥的分子生物学实验室里，科学家们刚刚让一条极短的RNA分子做了生命起源研究中最接近奇迹的事情。这条名为QT45的RNA链仅有45个核苷酸，却能够通过结合两个基本的化学反应来制造自己和它的编码链。这不是完全的自我复制，但它比任何科学家之前找到的都要接近。对于探索生命如何在40亿年前从无生命的化学物质中兴起这个古老问题，这可能是一个关键的突破。

根据RNA世界假说，生命最初始于能够自我复制的RNA分子。这个理论在1960年代就被提出，但要找到真实存在这样能力的RNA分子却异常困难。剑桥MRC分子生物学实验室的Philipp Holliger及其团队花费多年时间，从一万亿个20到40个核苷酸长的随机序列中筛选。他们最终锁定了三个能够进行特定化学反应的序列，将它们拼接在一起，然后通过多轮进化选择来改进，不断地改变和测试各种变异体。

QT45的问世标志着这场漫长的追求的转折点。这条小分子链能够做前人无法做到的事：在接近冰点的碱性水中，它可以使用单链RNA作为模板来制造互补链。它能够将短链核苷酸拼接在一起，甚至能够制造与自己互补的序列。更为关键的是，它随后能够利用那些互补链来制造更多的自身副本。在分子生物学的历史上，这是第一次，一条RNA能够同时执行自我复制的两个本质反应。

从不可能走向可能的科学之旅

科学家们长期以来的一个根本假设是错误的。他们曾认为自我复制的RNA必然是相对庞大而复杂的分子。但这创造了一个悖论：大分子很难展开来进行复制，而且在原始地球的条件下，大分子几乎不可能自然形成。当这条思路行不通时，Holliger的团队决定反向思考。也许答案不是复杂，而是简单。也许一条小分子就足够了。

他们的直觉被证实了。QT45的发现如同打开了一扇新窗户，让我们看到了生命起源的可能路径。这条45核苷酸长的分子看起来微不足道，但它的重要性不在于其规模，而在于它证明了简洁的自我复制是可能的。45这个数字本身就代表了一个原则：有时候，优雅的解决方案来自最小化的复杂性，而非最大化。

当然，QT45仍有局限性。它的两个关键反应目前还不能在同一个容器中同时发生。复制过程缓慢而低效。但Holliger指出，这些都不是令人惊讶的问题。下一步是继续进化这个分子，同时实验冻融循环和pH梯度等条件，看是否能让两个反应在同一环境中协调进行。一旦系统开始真正的自我复制，一切都会改变。

德国格赖夫斯瓦尔德大学的Sabine Müller称这个发现"例外并具有重大意义"，称其将事物推得更接近完全自我复制的RNA。威斯康星大学麦迪逊分校的Zachary Adam指出，从仅一万亿个随机序列中找到具有自我合成能力的中等大小RNA寡聚体，本身就是一项非凡的成就。要知道，45核苷酸长RNA序列的总数是"难以想象的大"。

原始地球的冰冷实验室

如果QT45真的能够完全自我复制，它将如何在地球早期存在？Holliger有一个引人入胜的想法。在类似现代冰岛的环境中，有冰，也有热液活动驱动冻融循环并创造pH梯度，QT45这样的分子可能已经能够自我复制。这样的环境并非幻想，而是真实存在过的。

当然，单靠自我复制的RNA还不够形成生命。某种隔离机制是必需的，以将关键成分保持在一起。但大自然提供了多种可能性：冰中融化水的口袋、脂肪酸自发形成的细胞样囊泡，或许还有其他未知的模式。这些都足以为早期生命的化学反应创造出一个"培养皿"。

科学家们的兴奋之处在于一旦自我复制系统启动，它就会变成自我优化的。充满错误的复制过程会产生许多变异，其中一些可能工作得更好，就会制造出更多的自身副本。自然选择在分子层面上就会开始工作。这不仅仅是关于RNA如何复制自己，而是关于第一批有机化学物质如何开始"活着"的深刻问题。从这个角度看，QT45不过是生命从无到有的漫长故事中的一章。但它可能是最关键的一章。