The World of Gene Gene n [C] (biol) unit in chromosome controlling heredity 【生】基因，遺傳因子，DNA的一個片段，含有特定遺傳性狀發展的指令。

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研究顯示達爾文演化可以發生在只有兩種遺傳碼的遺傳系統，並支持了地球生命早期只用兩個鹼基的理論。

生命的起源是哲學家的夢想，但卻是史家的惡夢。早期的生命沒有留下任何化石告訴我們它們長得什麼樣。最早的化石是疊層石－－卅五億年前的藍綠藻。然而藍綠藻絕對不是最早演化出的生命形式。因為這些細菌已演化到成夠形成新陳代謝了，科學家一般認為它們是從一些更早的生命形式來的。但在無生命物和細菌中間是什麼呢？

生命的起源是一個活躍的研究領域，與其坐著瞎猜，The Scripps Research Institute的科學家John S. Reader和Gerald F. Joyce利用實驗來回答問題。因為化石無法告訴我們生命如何起始，科學家只好決定怎樣的生命屬性可以從複雜的化學系統突現。這樣的目標未必能回答生命早期如何突現，但能發現生命能否從化學世界突現。

而重要的問題是：什麼可行？什麼化學系統能夠顯示生命的跡象？在化學的道理中，製造生命的藍圖為何？這幾十年來的進展告訴我們生命有一個時期是被RNA統治的－－RNA酵素為主要催化分子和遺傳訊息儲存材料的RNA世界。Joyce相信顯然有個時期生命是以RNA基礎的，不僅是因為RNA是可演化的基因和酵素，而是因為我們真的認為那的確是個歷史事件。

然而RNA可能並非生命的起始分子，因為鹼基C是不穩定的。它會降解成U，因此可能在地球早期不夠多到四鹼基（A、G、C、T或U）遺傳系統之可行。幾年前Joyce證實RNA酵素可以由三個鹼基（A、U和G）形成，無C的酵素仍能催化反應。在此實驗，Reader和Joyce造出三鹼基R3接合酵素（A、U和G），然後把A用化學的方法轉變成D（diaminopurine），再用生化的方法用U或D隨機去除G。最後成功製造成二字元碼（D和U）的催化酵素。

Joyce說道，二進位是資訊處理的最大簡化法，兩個單位是達爾文演化的最小數目。蛋白質酵素是由廿種胺基酸組成的聚合物，而RNA或DNA酵素則由四種鹼基組成，這個二進位酵素則由二個鹼基D和U組成。它功能上和聚合酵素相等，聚合酵素是把一串DNA或RNA當模板而複製它的酵素。Reader和Joyce的二進位酵素能把同樣由兩種鹼基組成的RNA片斷組合起來。在試管內該二進位串折疊成有活性的三度空間結構並用該串的部分區域當模板。在模板上，不同單位組成在一起，複製該模板。

Reader和Joyce強調他們的研究並不能證明生命真的是那樣產生的，而且D是不太容易產生的。但他們證實了能夠進行達爾文演化的分子遺傳系統只需要兩個單位。

原學術論文：
Reader, J. S. & Joyce, G. F. A ribozyme composed of only two different nucleotides. Nature, 420, 841 - 844, (2002).

--參考來源：
EurekAlert! (12/18/2002) -- 'Binary' enzyme created by TSRI scientists demonstrates Darwinian evolution at its simplest
http://www.eurekalert.org/pub_releases/2002-12/sri-ec121702.php

Nature Science Update (12/19/2002) -- Back two bases
http://www.nature.com/nsu/021216/021216-9.html

圖取自Reader, J. S. & Joyce, G. F. Nature, 420, 841 - 844, (2002)：
a) 含三種鹼基D、G和U的連接酵素，它會和只含有A和U的底物反應；b) 只含有兩種鹼基D和U的酵素，它會和只含有D和U的底物反應。


本文原刊登於SciScape：
http://www.sciscape.org/news_detail.php?news_id=928