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主题:【原创】生命其实很简单(一)前言 -- 水风

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家园 被奴役的蛋白质 (3)

在核酸与蛋白质的关系中,蛋白质无疑是始终处于下一级的地位。核酸可以凭借着全套的核酸机器,生产出蛋白质,并利用生产出的蛋白质,来加速自己的复制,修复,以及生产更多的蛋白质。不客气地讲,蛋白质的地位和奴隶很相像,要做绝大多数的活,但是生死大权却是掌握在那些无所事事的核酸老爷手中,尽管来自相残杀的还是蛋白质。核酸是如何控制蛋白质,并使之成为自己的工具的过程,是现代生物学和化学最不清楚地一部分。妖道只能凭借现存的一点点蛛丝马迹来推断最早的情形。所以这一部分,也是最不可信的一部分。

核酸在进化的早期,依据自身可以形成配对双螺旋的特性,很快就占据了自我复制排行榜的首位。第一次出现可以完全自我复制的大分子,的确让大家大吃了一惊。但是时间一长,这种可以自我复制的把戏就被人看透了,因为只有非常简单的结构,才能够凭借自己的力量迅速完成这个过程。结果那些长度增加,复杂度增高的核酸,发现自己很快被淹没在那些无意义的短序列中,自我复制始终只能象小孩过家家一样,玩玩而已。整个生命的前期过程遭遇到了第一个瓶颈问题:如何保证自我复制的条件下,增加个体的复杂度。这牵扯到一个向更高一级演化的过程,过不了这一关,生命就无从谈起。

这个时候,两条平行的进化路线出现了。一条是在核酸中寻找伙伴,随着原始汤被区域化,然后又重新融合,连续几次的过程。几个核酸暴发户得以凑在一起,形成暂时性的联合。这些联合当中,绝大多数的联合是无意义的,并不能对个体的存在提供什么好处。但是,随着时间的推移和各种联合体存在的可能性的进一步提高,就像乐透彩终归要有人中将一样。具有更高效率,更准确的复制的联合开始出现了,这些联合无疑会因为这些合作相应,进一步巩固这些联合的存在,并大大的扩张了这些联合存在的区域。

而在同时,在某些区域占有主导地位的核酸终于迎来了一个新的伙伴家族,短肽。短肽复杂多变的侧链集团,赋予了短肽高度的活性,可以大大提高某些特定反应的速度。一个具有催化作用的短肽可以在短时间内将与之配合的核酸含量提高几十倍甚至上百倍。

我们前面提到的某些具有更高的复杂度的核酸分子,因为这些新成员的介入,得以提高自己的浓度,从而参与到了进化的行列中来。

短肽的介入只是一个偶然事件,因为此时还没有让短肽精确复制的机制存在。核酸与短肽的联合将随着短肽的消亡而烟消云散。但是,这些受益于短肽的核酸序列却从此留了下来,在大规模的核酸混合体中占有了一席之地。

与此同时,一些看起来毫不相关的核酸产生出了催化短肽生成的能力,这些核酸将成为奴役蛋白质计划的第一批人手。然而此时,他们还是默默无闻的存在于流行的短序列中。

另外一些偶然的进化是某些核酸序列具有了将氨基酸(短肽的基本结构单位)连接在另外一个核酸上的能力。而这些核酸,无疑是在当时占有主导地位的短序列。

当第一个可以几乎自我复制的核酸联合体出现的时候,所有这些在现代蛋白质合成中占有主导地位的核酸序列还都是默默无闻,有些根本还没有来得及出现。但是,在以后的十几亿年间,这些必要的零部件回一个个的出现,并被完全偶然的事件逐渐汇聚到了一起,产生出第一台短肽生产机器。

但是,这台短肽生产机器生产出来的产品,也许是极端无聊的重复,也许是没有任何功能的杂乱序列。但是,随着时间的推移,某些蛋白生产机器可以产生出一些有催化作用的短肽,而这些短肽反过来又推动着可以生产他们的机器在核酸王国中占有更加重要的地位。

时间,可以唯一可以忽略概率的单位,几亿年的时间足以使任何小概率事件发生一两次,甚至几十次,几百次。这些具有高度复制性的核酸组合一旦被产生出来,其存在的可能性就不再是小概率事件了。而是具有比其它的组合更大的生存可能。以后的每一次正方向的推动,也都是以同样的方式被固定了下来。

最终,一个成熟的蛋白质生产机器,一组高度配合的核酸被生产了出来。从第一个可翻译序列的出现,到越来越多的核酸被蛋白质取代原有的工作,还是一个漫长的时间。但是,相比第一台机器的出现,以后的改进工作要快得多。

就这样,蛋白质成为了核酸王国的第一个奴隶。


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