核糖体之谜

今年诺贝尔化学奖授予了解开核糖体(Ribosome)三维原子结构的三位美国科学家，离开核糖体首次在电子显微镜下被一位罗马尼亚科学家（诺贝尔奖得主）粗线条地观察到，过去了短短半个世纪。人类认识自然规律的过程，正是从不知到粗线条地知道，再到精细而高分辨率地知道的不断发展过程。生命起源的一个关键，正是核糖体的起源。套用某哲学家的名言（没有蛋白质，就没有生命），我们可以理直气壮地说，没有核糖体，就没有生命。

先简单科普一下核糖体的基本功能与结构。核糖体作为一个纳米车床或平台，与其他的细胞活性分子（包括作为蛋白质合成信息模板的信使核糖核酸，运送氨基酸的转移核糖核酸，启动/延伸/释放蛋白合成的蛋白因子）精诚合作，负责细胞蛋白质的生物合成。原核与真核细胞的核糖体基本结构类似，都由两个纳米零件构成，一大一小。大的形似皇冠，是蛋白合成的催化中心，小的则象一只伸出来紧紧握住皇冠（以及信使核糖核酸链）的手。大的由两三根长短不一的核糖核酸扭麻花链与三十几或四十几种蛋白质钢条交织而成，小的由一根长的核糖核酸扭麻花链与二三十余蛋白钢条交织而成。真核的核糖体比原核的更为复杂，细微结构也相当有别，正因为如此，那些锁定核糖体为靶物的抗生素才有抑制细菌或真菌生命而对人类细胞网开一面的药用。

下面我们思考核糖体的起源假说。科学家发现，真核细胞中线粒体（动力发电厂与内源凋亡指挥部）与叶绿体（生物圈食品总公司）自己拥有的核糖体与原核细胞的核糖体更相似。这导致一个所谓内共生假说，在生命起源之初，原始的细胞们在相咬相吞的过程中，偶然地发现，合作是双赢的开始。于是它们化干戈为玉帛，决定形成互助组或合作社，而被吞的细胞决定安分守己，放弃绝大部分的基因，只留下极少量的基因，特化成一个骨干细胞器，专事能量（线粒体）或物质（叶绿体）的关键代谢。

姑且假定想象力丰富的内共生假说满足我们的某种好奇，也不无道理，我们还是面对一个棘手的问题，当初原核细胞的核糖体又是如何起源的呢？因为核糖体这个精密复杂的纳米细胞器同时拥有荣辱与共的几种核糖核酸与几十种蛋白质分子，而生产核糖体自身的那些蛋白质又需要核糖体来完成，这就产生了一个是先有蛋还是先有鸡的两难问题。于是有人提出了所谓核酸世界的假说（先有具有催化功能的核糖核酸，然后有蛋白质以及核糖体）。但麻烦的是，核糖体内的核糖核酸之催化功能有赖于其中蛋白质的结构性支持。那我们不得不假设，当初的核糖核酸特别有能力，无需蛋白质的支持就勇谋兼备地带来了从无生命到有生命的革命性转折。那些早期的核糖核酸先锋们，不仅摇身一变，成为储备遗传基因的脱氧核糖核酸（DNA），而且还可能无中生有地催生了早期某些关键蛋白质的出场，又与越来越多的蛋白质组装成一个纳米平台——核糖体，更有效的合成后来所有的蛋白质。生命之歌，就这么偶然地给吹响了。

我们今天回头看看咱们身体里的核糖体，对当初的那些分子进化先行者们，不得不致以某种说不出的感谢。只是很可惜，它们无法接受我们跨越时空的感谢，满有子欲养，父不在的惆怅感。

不多几位拥有十的二十七次方（一千亿亿亿）数量级的原子所组成的一百多斤的科学家，用与时俱进的头脑与科技手段，在短短半个世纪间解开了合成蛋白质的纳米机器的原子结构。另外有人还大胆地推测当初的起源出于某种巧合或偶然。你我就这么来了。请听诗歌：不要问我从哪里来，我的故乡在远方，为什么流浪，流浪远方，流浪。

无神梦呓下的流浪还在继续……