【文思泉涌】生命演化史：从生命1.0到生命4.0( 三 ) 本文摘自《生命是什么》（作者：王立铭

这就需要用一张致密的网把所有蛋白质和DNA都给包裹起来。这张网就是细胞膜，是一层仅有几纳米厚度、由脂肪分子构成的薄膜。这层薄膜紧紧地包裹住了蛋白质和DNA ，形成了一个细胞，把它们和危险的自然环境隔绝开来。在今天的地球生命里，除了少数例外（比如病毒没有细胞结构），绝大多数生命都是由一个或者多个细胞组成的。
生命4.0：中心法则这次，就叫它生命4.0吧。目前，生命4.0已经有点极简版地球生命的样子了。我们权且相信它能够在地球上生存下来，因为它能够不断地从环境中攫取能量供给生命活动，也能不停地自我复制对抗衰退和死亡。实际上，今天的地球生命尽管比我们思想实验中的生命4.0要复杂得多，但是从基本原理上看，确实相差无几。但是新的问题来了：这个看起来靠谱的生命4.0 ，真的有可能在40亿年前魔法般地出现在地球上吗？换句话说，生命4.0的构想固然有它的内在逻辑，但它真的有可能模拟了地球生命的最初起源吗？
很遗憾，答案是不可能。或者，至少看起来非常不可能。其中的麻烦有点像“鸡生蛋还是蛋生鸡”的问题。蛋白质的全部信息都存储在DNA密码本中，依靠DNA密码本中忠实记录的信息，我们能够制造出各种各样的蛋白质分子。因此，让我们权且假定DNA是“鸡” ，蛋白质是它下的“蛋” 。
但是，一条孤零零的DNA长链是没有办法干任何事情的，它需要各种蛋白质分子的帮忙，才能实现自我复制，需要依赖蛋白质的帮忙才能制造出新的蛋白质。如果没有提前准备好蛋白质“蛋” ， DNA“鸡”根本没法继续生“蛋”！
换句话说，我们设计的生命4.0想要自发出现，我们得不断祈求大自然同时造就信息互相匹配的“鸡”和“蛋” 。而且， “鸡”和“蛋”还必须几乎同时出现，距离无比接近，才有可能配合起来造就生命。要是在一阵电闪雷鸣中，一只DNA“鸡”被创造了出来，但是它附近却没有那只冥冥中注定属于它的蛋白质“蛋” ，那么这只DNA“鸡”只能沉默着走向分解破碎，因为它自己什么也做不了。而反过来，要是那个蛋白质蛋因为没有DNA“鸡”帮它保留和传递信息， “蛋”必然也会快速走向衰退和死亡。
让我们再回顾一下生命4.0的基本设计原则吧。 DNA负责记录蛋白质分子的氨基酸排列信息，以DNA序列为模板可以制造出各式各样的蛋白质分子。而反过来，蛋白质分子除了制造能量，还可以帮助DNA实现自我复制。这好像是个挺简单的二元系统，在自然界，简单往往意味着高效、节约和更容易自发出现。但是很让人意外的是，地球生命不约而同地选择了一种更复杂、相对也更容易出错和更浪费的办法：在DNA和蛋白质的二元化结构之间，平白无故地多了第三者：RNA（核糖核酸）。
这是一种长相酷似DNA的化学物质，两者的唯一区别就是化学骨架上的一个氧原子。对于我们的生命4.0系统来说， RNA显得非常怪异和多余。当生命开始活动的时候， DNA密码本的信息首先被忠实地誊抄到RNA分子上，然后RNA分子再去指导蛋白质的装配。放眼望去，加上RNA的生命——就叫它生命5.0好了——实在是看不出有什么优势。

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图4生命的“中心法则”
然而，这套叠床架屋的所谓“中心法则”（见图4）几乎成了所有地球生命运转的核心，既保证了遗传信息的世代流传，也保证了每一代生命体实现自身的生命机能。这种巨大的反差驱使人们从反方向思考，也许DNA→RNA→蛋白质的系统有极其深远但仍不为人所知的意义，以至于这个看起来如此多余、低效和浪费的系统能够挺过严酷多变的地球环境和物种竞争，保留在绝大多数地球生命的身体里。