在现代生命的生化系统中，蛋白质与核酸互为因果，不可分割，35亿多年前曾经使这两种大分子联姻的“媒人”早已消逝的无影无踪......要想知晓遗传密码从何而来，关键是如何去寻觅失踪的蛋白质和核酸的“媒人”......

1. 引言

遗传密码的起源是揭示地球上生命起源的钥匙，因为它是生命存在的前提条件。遗传信息是一种以三个核苷酸（称之为密码）的形式保存的化学记忆（RNA或DNA），但关于其起源的研究与争议持续了很长时间（如[1,2,3,4,5]）。以一套密码创作出数以千万计的不同的物种可谓大自然的神奇，因为它几乎被从细菌到人类的所有物种所共有，仅有少数的错误例外，这表明标准密码是在一个非常短的时期内或非常接近被认为是地球生命起源的时期被一个所有生命的的共同祖先以现在的形式所使用[6]。因此，遗传密码是生命的通用语言。

自从遗传密码被发现以来已经过去了半个多世纪，但其起源仍然被视为生命科学最大的秘密之一。遗传密码真的不可知吗？遗传密码真的需要外部设计吗？我们离获得一个关于约35亿年前遗传密码是如何起源的清晰概念还相距遥远。或者说，我们并不清楚为何遗传密码在前生命世界起源从而开启了信息时代[7]。Cavalier-Smith [8] 指出，“只有在比个体的自私基因更高的水平进行选择，才可能驱动导致遗传密码产生的大分子的协同演化”。我完全同意这一观点。因此，认为生命开始于裸基因复制的起源而细胞之后才进化的观点是错误的。原则上来说，只有细胞选择才能增加像遗传密码这样的复杂特性。

本文在脂质囊泡及随后的原细胞的生化反应演化的范畴中讨论遗传密码的起源问题，在那里ATP位于生物能量的中心，将太阳能转化为化学能，启动了一系列的链式反应，导致了记录遗传信息的三联体密码子的诞生。

1-1. 演化≠起源

大多数生物学家都悲观地认为,没人准确地知道遗传密码从何而来，因为准确重建密码子的起源过程是不大可能的[9]。Smith和 Szathmáry [10] 指出：“遗传密码的起源代表了进化论中最令人困惑的问题；同时现有的翻译机器又是如此复杂、如此普遍以及如此如此必须，以致很难想象它是如何产生的，或者说没有它生命是如何能够存在的”。Yockey [11]甚至宣称, 密码子的起源是不可知的, 因为没有任何迹象表明存在通过特定序列或序列之间的密码来控制化学反应的物理或化学机制。他批评道, 许多冠以遗传密码起源之名的论文其内容仅仅是在论述它的演化而已。

1-2. 已有理论的致命缺陷

凝固事件假说认为在一个单一祖先中密码子分配到氨基酸完全是“机遇”，之后就保持不变[1]。立体化学假说认为，在很多情况下，在氨基酸和合适的tRNA上的相应密码子的碱基序列之间存在特殊的立体化学适合性[12, 13]。立体化学假说和凝固事件假说的观点似乎是对立的。也有人认为，遗传密码既不是偶然的，也不会完全凝固[8]。共进化假说认为遗传密码与氨基酸的生物合成是平行进化而来的[2]。Knight等[14]认为，遗传密码是选择、历史和化学的产物。在我看来，这些假说都没有描述遗传密码是怎样在原始生化系统中被创造出来的。之后几乎没有取得明显的进展，尽管文献中充满了试图解释遗传密码的变异或弹性以及氨基酸-密码子可能的分配规则[15, 16, 17, 18]。