理解生命如何在地球上诞生，是摆在现代化学面前的一大挑战。最近，一种研究RNA合成的新视角，让我们可以回避这个领域的棘手问题。
现已确定在生物进化的早期阶段，无论是在
遗传还是催化上，RNA都是核心的角色。但是现在的大部分生物，DNA是核心的遗传物质，催化作用则靠酶。那么最开始的RNA从哪里来？
英国曼彻斯特大学Powner等人的实验报告或许能为触及地球早期信息编码的核酸产生的这个化学进程，提供一个新视角。
40年来，生命起源之前组成RNA的核糖核酸的合成研究都基于这样的假设：它应由三个分子基团装配而成：一个碱基（可以是腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶、尿嘧啶），一个核糖，一个磷酸。在这个领域面临的所有困难中，最郁闷的是找不到合适的途径将嘧啶碱基（胞嘧啶和尿嘧啶）和核糖连接起来。因此，像RNA这样复杂的分子能自然装配的想法正遭遇越来越多的怀疑。这促使寻找另外的可能，在生命史的早期先于RNA存在的、更为简单的遗传聚合体。
Powner等人通过探索嘧啶核苷酸合成的途径点燃了“前RNA”的希望。在这个合成途径中，糖和碱基从一个普通的前体中产生。在此种途径中，复杂的核苷酸结构的形成不需要自由糖基和碱基作为中间体。这个核心观点，连同一系列附加的革新，为生命起源之前的核苷酸合成提供了一个显著有效的解决办法。
Powner和他的同事提出的这个方案，其关键是克服很深的极难破除的偏见——即碳氧化学（通过碳氧化学可形成糖）和碳氮化学（形成碱基）是不相干的两件事。你不需要追寻很远去寻找这种偏见的源头。最简单的碳氧化物甲醛在碱性溶液中可以很快产生十几种糖的混合物，随后继续反应产生难以溶解的惰性物质。相似的，氰化物和氨水之间通过简单反应就能产生碱基和许多其他的化合物。这是一个完全合理的想象：将两种复杂的过程随意地混合起来就能产生化学产物大爆炸，生成上百万个不同的有机化合物。在其中，我们想得到的生物前体物或许只有微乎其微的量。但是在系统化学引人注目的一个例子中，合成的不同阶段的反应物可以相互反应，Powner表明磷酸盐也会融入到这个化学产物大爆炸中，帮助含氧和含氮的反应物大量的生成。
作者开始合成RNA的路径用的是近来许多生命起源化学研究中使用的同样的起始材料，所不同的是它们的组合次序。当结构上最简单的糖、乙醇醛和最简单的氰化物、氨水、氨氰的衍生物反应时，一种复杂的意想不到的化合物的混合物形成了。当Powner向混合物中增加了第三种配料磷酸盐(在这个设计的反应中，磷酸盐既是pH缓冲剂又是催化剂)，由此缩短了可能不愿意出现的反应网络路径，使其变快，有效地合成了一种关键的中间体——2—氨基恶唑。
正在发展中的前生物化学的理论目标之一，是确定可以有效地把关键 中间体从可能阻碍后期反应的污染物质和生命关键物质中分离出来的地球化学手段。2—氨基恶唑的强挥发性，使得它可以通过升华而纯化，这个过程包括两个阶段：受太阳照射升温而升华，在夜间（或高海拔地区）降温随后冷凝。这种化合物的行为就像是有机的雪花，可以积累作为下一步合成RNA的物质储藏。
在Powner和他的同事设计的途径中，磷酸盐继续还有一些非常重要的角色。比如清除某种不想要的副产物，在降解过程中保留一种关键的中间物。在序列反应的倒数第二步中，磷酸盐附在核苷上，这是系统化学在连环化学反应中作用的又一个美妙例证。尿素的存在降低了磷酸化；尿素来源于序列较早的反应中一个副产物的磷酸盐催化水解。
利用紫外光净化反应体系，
论文作者完成这个关于RNA合成的梦幻之旅，认为紫外照射在破坏了副产品的同时，还转化一些目标核糖胞苷成为核糖尿苷（RNA的另一种嘧啶碱基成分）。Powner和他的同事，在如此复杂的光化学研究上，体现了卓越的洞察力。他们不仅正确地预测到紫外线照射可以破坏大部分的副产品，而且我们所希望得到的核苷酸也可以经受紫外线处理而产生。
在他们假设的反应序列中，作者对每一个潜在的主反应和副反应都进行了仔细的研究，这为如何合乎逻辑地理解生命起源之前的基础化学反应，提供了一个范例。通过这一系列的高效反应，他们为对生命起源相适合的生化环境的探索创造了一个舞台。
当然，需要做的还有很多。我们现在必须试着确定这些多种多样的开始的物质在早期地球当地的环境下是如何以一种相对纯净和集中的形式被累积的。进一步的，尽管Powner和他的同事合成序列产生了嘧啶核苷酸，但却不能解释嘌呤核苷酸（包含鸟嘌呤和腺嘌呤）是怎么形成的。但因为这项工作确实开拓了如此多的研究方向，所以在今后很长的时间它都将是前生命化学领域的一个重大发现。
《自然》编辑评论：
地球上早期生命的起源在一些时候需要从简单的化学物质合成遗传聚合体。这个角色首要的候选者是RNA，但是尽管“有活性”的核苷酸分子（RNA的组成单元）能够无需酶的催化而自我聚合，但还是没有找到一个可信的路径使核苷酸生成。现在，曼彻斯特大学的一个研究小组已经找到了这样的路径。他们同时表明一个广泛持有的有关核苷酸合成的假说——核苷酸分子来自先前已存在的糖分子和RNA基础物质——在前生命期的地球时期对于形成RNA是不必要的。
作者：
2009-6-12