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中心法则的起源

2023.3.09

中心法则的信息是从DNA到RNA，但是，谢平（2014）指出，从生命起源和演化的历史来看，信息的整合则必定是从mRNA到DNA 。

从RNA到DNA的演化之路

在细胞起源的早期，为了适应细胞的分裂行为，遗传物质的有效传递成为必须，因此，细胞中储存在各种m-RNA中的遗传信息的整合必须成为选择的方向，把所有m-RNA的信息连接起来，就是向DNA方向发展的启航。也许可以认为，随着蛋白质的增多，mRNA也相应增多，偶尔一个整合性的mRNA长链更好地匹配了细胞的分裂行为，这样就会得到选择。

但是，并不是把m-RNA拼接起来就是DNA，实际上，结构成份发生了两个变化，其一，RNA分子中的尿嘧啶，在DNA中变成了胸腺嘧啶，虽然两者仅有细微的差别，即后者多了一个甲基；其二，RNA分子中的核糖在DNA中变成了脱氧核糖。但是这两个变化却导致了两种核酸在形态上的显著差别：DNA形成双螺旋的结构，而绝大部分RNA分子都是线状单链，虽然RNA分子的某些区域可自身回折进行碱基互补配对，形成局部双螺旋。或许出于某种结构上的缘由，如果脱氧核糖替代核糖以及胸腺嘧啶替代尿嘧啶能更加有利于形成稳定的双螺旋结构的话，那就是DNA被选择的方向性。

当然，或许仅仅就是为了避免混淆，因为生物经常要用既有联系又能区别的结构物质来行使不同的功能，譬如，NADPH和NADH，两者的还原电位完全相同，功能也类似，但却用于不同的生物代谢途径。一个不容易混淆的井然有序的代谢系统当然会得到选择或青睐。

用mRNA拼接DNA的证据

真核基因转录产物为单顺反子，即一个基因编码一条多肽链或RNA链，每个基因转录有各自的调节元件。在原核细胞中，通常是几种不同的mRNA连在一起，相互之间由一段短的不编码蛋白质的间隔序列所隔开，这种mRNA叫做多顺反子mRNA。依笔者之见，原核生物多顺反子的存在，正好可视为是mRNA拼接成长链DNA的一个过渡阶段的证据。

DNA的复制

另一个证据就是，在DNA聚合酶根据模板复制新的DNA链之前，必须依赖一段RNA引物。这一引物是引物酶辨认起始位点后解开一段DNA并按照5'到3'方向合成的RNA短链。之后，DNA聚合酶会通过磷酸二酯键的连接，添加与模板链配对的核苷酸，从而向引物链的3'端方向合成DNA。当然，最后RNA水解酶（RNase）会将RNA引物水解，另一些DNA聚合酶会生成DNA来填补这些缺口。

可以设想，如果不将m-RNA的遗传信息整合进一个统一的DNA中去的话，细胞分裂中如何能够将亲细胞准确地分配到两个子细胞中去则难以想象的！最近谢平（2015）提出，遗传密码子是生化系统的一部分，而生化系统的核心是ATP，正是ATP才建立起了核酸和蛋白质之间的联系（ATP中心假说）。

当然，完善的遗传系统的建立绝非易事，超越了人类的想象，应该是细胞前体在数亿年的演化历程特别是无数次失败的分裂过程中才得以实现的。人们可能怀疑这种推论的真实性，但在如此宏大的地球上，在如此之小的细胞中，如果给予了10亿年的时日，一切偶然皆有可能成为必然，一切不可想象的事件皆有可能发生，只要有一个演化的方向性。

蛋白质、RNA和DNA三者在结构与功能的分化与完善，导致了一个完全独立的遗传系统的形成，而这又是通过细胞分裂维持生命形态相对稳定性的前提。只有一个真正可操作的遗传系统的出现，生命才从前细胞体时代迈进了细胞时代，才真正拉开了生物进化的序幕。

在生化机制上，细胞必须形成既有区别又有联系的一种结构体系，即一方面必须对信息进行准确地储存与复制，另一方面高效地实施生命构建，前者就是核酸体系，后者就是蛋白质体系。这两个体系在短时间尺度上相对独立，但不断相互作用，导致在长时间尺度上的协同演化。

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