《RNA世界》读书笔记
谢玺 201428004515037 中国科学院福建物质结构研究所 化学院 407班
图书简介：
《RNA世界》是生物化学中RNA研究方向的一本经典著作，由诺贝尔奖获得者Thomas R.Cech和著名人类遗传学家Raymond F.Gesteland , John F.Atkins 主编。邀请了诺贝尔奖获得者Francis Circk 和 James D.Waston 作序，并由冷泉港实验室出版社出版，是RNA领域的权威著作。其中文版由军事医学科学院的郑晓飞教授翻译，郑晓飞教授常年研究RNA并且翻译了许多RNA领域的著作和实验指南。综上所述《RNA世界》一书，对于生物化学和化学生物学领域的研究生十分有益。
内容介绍：
⑴全书概览：
RNA世界一书主要从RNA世界假说与RNA起源、RNA世界与DNA世界的过度、早起DNA体系猜想、现代RNA世界中RNA丰富的角色和功能、对基因或DNA由重要作用的RNA、研究RNA的一些工具或手段这6大方面介绍RNA。
这不同于其他一般的生化书籍，大多数生化书籍包括大学课本的生化只是和高中的生物书籍，过多的强调了DNA和蛋白质的作用，而对RNA尤其是Noncoding RNAs却几笔带过导致许多人对RNA不以为然。但事实上，近年来许许多多有重要功能的RNA被发现表明各种各样的RNA在生命体系中有着十分重要的功能，但研究RNA的学者却很少。应该纠正大多数学生的这种不准确的RNA观。 这本书不同于其他一般RNA书籍，其他RNA书籍多从某种RNA的功能和应用为出发来片面性的介绍RNA分子，但对RNA分子的2大核心问题也是非常棘手的问题避而不谈。这两个问题分别是RNA分子的起源与演化，RNA分子的分类。
⑵RNA的起源问题：
RNA起源问题的核心是RNA分子是否是地球上的第一种生命形式？如果是，那么第一个 RNA分子是如何生成的是至关重要的问
题。如果不是，那么在RNA之前必然还有一种“前生命物质”，以维系早期生命遗传。
如果确实存在一个“前RNA世界”，那么它不仅要使早期生命延续，还要创造出RNA分子或利用RNA分子，以使RNA转变为世界的主角。尽管实验室已有许多RNA的类似物比如糖骨架为苏糖（一种四碳糖）的TNA，可以遵循Waston-Crick碱基配对原则形成二聚体。但我们对以传递遗传信息为目的的，不同遗传分子之间的交叉反应仍不清楚，因为现在存在的生物都是以一种生物大分子为遗传信息控制者。
对于一个双链的RNA分子来说，如果其中一条链有催化活性，那么绝大多数情况下与之互补的另一条链则没有。这一现象暗示，RNA所具有的催化活性在起源上是与其碱基序列毫无关联的。那么“前RNA世界”的遗传物质是如何将遗传信息和催化活性一并交与双链RNA分子，是一个更加难解的问题。
如果RNA是地球上的第一种生命形式，那么早期地球中必须可以合成大量的核糖并且核糖可以稳定存在，这是比较困难的。一种比较有可能的过程是甘油醛和乙醇醛的醛加成反应。
要得到大量的乙醇醛和甘油醛也许并不是难事，Breslow发现乙醇醛可以像酶一样，促成甲醛向乙醇醛快速转变的自发性循环，
在这种情况下即使是少量的乙醇醛分子也可以在短时间内产生大量的乙醇醛。
甲醛是单碳有机物较易生成，而乙醇醛分子在星际介质中也被发现。
但是上述甲醛聚糖反应中的核糖并不稳定，自身易产生类似于五碳烯二醇的亲核介质，而与其他的核糖、甲醛或甘油醛发生反应，形成一种成分非常复杂的褐色的有机混合物而且核糖不是主要成分。
但是，磷酸基团和硼酸盐类矿物质可以稳定核糖，目前Richard已经证明在硼酸盐类矿物质存在下，如硼钠钙石（NaCaB5O9）或硬硼酸钙石[Ca2B6O8—（OH）6*2H2O],乙醇醛与甘油醛可以很容易的经过甲醛聚糖反应而生成核糖或其他戊糖，而且硼酸盐类矿物质可以保持核糖数月之久而不出现褐色的其他产物。
⑶水的悖论和RNA起源的进一步探讨
水，有说不尽的好处，但对RNA来说却是个灾难。溶于水中的腺嘌呤、胞嘧啶和鸟嘌呤都是热动力学不稳定分子，在水中极易水解。在100℃时，所有这些碱基的半衰期只有一年，这一事实反驳了碱基分子是在水中完成大规模积累的说法。
这时产生一个水的悖论，一方面水几乎是RNA可在其中行使功能的唯一化学介质。RNA分子上所携带的重复性负电荷使其具有很强的水溶性。而且就目前所知，只有在水相中RNA才能高效率的完成碱基配对。另一方面，水又是一种对从元件分子构建RNA起阻碍作用的溶剂。
如果形成的RNA由100个核苷酸组成，那么在RNA分子中大约有375个化学键易于水解不，若每种核苷酸的的浓度都为1mol/L,那么它们同时存在的概率几乎为0。
另一种溶质，甲酰胺可以为破解“水的悖论”提供帮助，在甲酰胺存在下许多使核苷酸发生降解的反应都会发生逆转。但地球早期是否有足够的甲酰胺还是个待解决的问题。
(4)我的观点
我自大学开始对RNA的功能很感兴趣，毕业设计也做的microRNA有关的实验。我最初接触RNA世界这个题目时，出于对RNA的喜爱而坚信生命体系的RNA起源学说是正确的。然而随着我生物和化学知识的增多，尤其是接触这本书之后，我开始对这个学说产生了怀疑，尽管这本书的初衷是向人们展示RNA的重要性。 以RNA为主导的早期生命还是太过复杂，以至于从无机或简单的有机小分子难以形成第一个可以复制自身的RNA分子。尽管从
化学角度来讲，这一从0到RNA的谜梦还存在可能。但我认为RNA世界不是地球上第一个生命体系，在RNA世界前应该还存在着一个我们还不了解的更为简单的生命体系。在这个“前RNA”世界中存在着一种生命分子，它的分子量并不一定很大，也许它并不唯一，它们也不一定要同时具有遗传信息和催化两种功能。甚至它们的遗传不是以序列这种方式进行的，因为只要通过序列这种方式进行遗传那么它的分子量不会太小，这对于那个连多肽都没有的时代而言是困难的。在现在的生命体系中依然存在着这样不依赖于序列的遗传，比如细胞器形状的遗传和表观遗传学中依赖Xist RNA的剂量效应。
RNA世界虽不一定是生命的起点，但一定是生命体系从原始到复杂过程中一个承上启下的重要阶段。这个RNA世界有可能是，序列遗传方式的开拓者，也可能DNA和蛋白质酶的创造者，但它并不是非序列遗传和核酶的终结者。于是人们给RNA冠上了“自私”这个形容词。至今人们不清楚效率不高的核酶如核糖体，和非常重要的剂量效应等等反应为什么在进化中没有被替代掉，这样的意义也还不得而知。
谜一样的RNA和RNA世界
