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二进制演化法——生命的起源研究
摘自《科技之光》：研究显示达尔文演化可以发生在只有两种遗传码的遗传系统，并支持了地球生命早期只用两个碱基的理论。
生命的起源是哲学家的梦想，但却是史家的恶梦。早期的生命没有留下任何化石告诉我们它们长得什么样。最早的化石是叠层石——卅五亿年前的蓝绿藻。然而蓝绿藻绝对不是最早演化出的生命形式。因为这些细菌已演化到成够形成新陈代谢了，科学家一般认为它们是从一些更早的生命形式来的。但在无生命物和细菌中间是什么呢？
生命的起源是一个活跃的研究领域，与其坐着瞎猜，The Scripps Research Institute的科学家John S. Reader和Gerald F. Joyce利用实验来回答问题。因为化石无法告诉我们生命如何起始，科学家只好决定怎样的生命属性可以从复杂的化学系统突现。这样的目标未必能回答生命早期如何突现，但能发现生命能否从化学世界突现。
而重要的问题是：什么可行？什么化学系统能够显示生命的迹象？在化学的道理中，制造生命的蓝图为何？这几十年来的进展告诉我们生命有一个时期是被RNA统治的——RNA酵素为主要催化分子和遗传讯息储存材料的RNA世界。Joyce相信显然有个时期生命是以RNA基础的，不仅是因为RNA是可演化的基因和酵素，而是因为我们真的认为那的确是个历史事件。
然而RNA可能并非生命的起始分子，因为碱基C是不稳定的。它会降解成U，因此可能在地球早期不够多到四碱基(A、G、C、T或U)遗传系统之可行。几年前Joyce证实RNA酵素可以由三个碱基(A、U和G)形成，无C的酵素仍能催化反应。在此实验，Reader和Joyce造出三碱基R3接合酵素(A、U和G)，然后把A用化学的方法转变成D(diaminopurine)，再用生化的方法用U或D随机去除G。最后成功制造成二字符码(D和U)的催化酵素。
Joyce说道，二进制是信息处理的最大简化法，两个单位是达尔文演化的最小数目。蛋白质酵素是由廿种胺基酸组成的聚合物，而RNA或DNA酵素则由四种碱基组成，这个二进制酵素则由二个碱基D和U组成。它功能上和聚合酵素相等，聚合酵素是把一串DNA或RNA当模板而复制它的酵素。Reader和Joyce的二进制酵素能把同样由两种碱基组成的RNA片断组合起来。在试管内该二进制串折叠成有活性的三度空间结构并用该串的部分区域当模板。在模板上，不同单位组成在一起，复制该模板。
Reader和Joyce强调他们的研究并不能证明生命真的是那样产生的，而且D是不太容易产生的。但他们证实了能够进行达尔文演化的分子遗传系统只需要两个单位。
中国生物信息
2003.01.03
