最開始的地球，有簡單的化學物質。它們產生氨基酸，最終成為構建單細胞所必需的蛋白質。然后，單細胞演化成植物和動物。最近有研究揭示了原始湯（primordial soup）如何產生氨基酸構建模塊，并對“從第一個細胞演化為植物和動物”有了廣泛的科學共識。但是，這些構建模塊如何首先被組裝為形成所有細胞機器的蛋白質？這仍然還是一個謎。現在，美國北卡羅來那大學（UNC）的兩位科學家——Richard Wolfenden和Charles Carter博士，對“大約40億年前從構建模塊到生命的轉換”作出了新的闡述。延伸閱讀：Nature解開科學謎題：生命起源的缺失環節。
UNC醫學院生物化學和生物物理學教授Carter指出，這兩項工作表明，氨基酸的物理性質和遺傳代碼之間存在緊密連鎖，蛋白質折疊可能從一開始就是必不可少的，在很早以前，復雜的分子就已出現。這種密切的相互作用，可能是從構建模塊到有機體演化過程中的關鍵因素。
他們的研究結果以兩篇論文的形式發表在最近的《PNAS》雜志，對不確定的“RNA世界”理論（是科學依據多年的研究而提出的一條關于生命科學的理論）提出了挑戰，這一理論認為，今天在基因編碼、調控和表達中發揮作用的分子——RNA，將自己從氨基酸原始湯和宇宙化學物質中提升出來，首先產生了短的氨基酸（稱為肽），再到單細胞生物。
Wolfenden和Carter認為，RNA并不是單獨起作用；事實上，比起肽催化RNA的形成，更可能的是RNA催化肽的形成。這些發現為“幾十億年前生命如何演化”的故事，增加了一個新的層面。
科學界認為，36億年以前，地球上存在目前所有生物最后的共同祖先（last universal common ancestor, LUCA）。它很可能是一個單細胞生物。它有幾百個基因。它已經有完整的DNA復制、蛋白質合成和RNA轉錄藍圖。它有現代生物所具備的所有基本成分，如脂質。從LUCA開始，探討生命如何演化是相對容易的。
但是，在36億年前，關于LUCA如何從大約46億年前行星產生之后地球上形成的一大團化學物質中出現，仍然沒有確鑿證據。這些化學物質對形成氨基酸作出反應，氨基酸仍然是今天我們細胞蛋白質的構建模塊。
Carter說，關于LUCA我們已經了解很多，并且我們開始知道產生氨基酸這種構建模塊的化學過程，但這兩者之間的聯系知之甚少。我們甚至不知道如何去探索它。UNC研究填補了這一空白。
Carter稱，Wolfenden博士確定了二十個氨基酸的物理性質，并發現這些物理性質和遺傳代碼之間存在一種聯系。這種聯系告訴我們，還有一種更早些的代碼，使得肽-RNA相互作用對于發動一個選擇過程來說是必需的，通過這個過程產生了地球上的第一生命。因此，RNA不必將其從原始湯中提升出來。相反，即使在有細胞之前，似乎更可能是：氨基酸和核苷酸之間的相互作用，導致了蛋白質和RNA的共同產生。
要發揮正確的功能，蛋白質必須以特定的方式進行折疊。Wolfenden帶領的第一篇PNAS論文表明，二十種氨基酸的極性（它們如何分配水和油）和它們的大小，有助于解釋蛋白質折疊的復雜過程，此時一段相連的氨基酸鏈將其自身排列形成特定的三維結構，具有特定的生物學功能。
生物化學和生物物理學教授Wolfenden表示，這些實驗表明，氨基酸的極性，會在很寬的溫度范圍內、以不破壞遺傳編碼和蛋白質折疊之間基本關系的方式，發生一致的變化。這對生命構建很重要，因為當地球上第一個生命形成時，溫度是熱的，可能比現在更熱，當時已經有了第一種植物和動物。
Wolfenden實驗室進行的一系列氨基酸生化實驗表明，兩個屬性——氨基酸的大小以及極性，對于解釋“氨基酸在折疊蛋白質中如何表現”是必要和充分的，這些關系也保持在40億年前地球較高的溫度下。
第二篇PNAS論文由Carter帶領，深入研究了氨酰基-tRNA合成酶如何識別轉移核糖核酸（tRNA）。Carter說，把tRNA當作一個適配器。適配器的一端帶有一段特定的氨基酸；另一端可讀取信使RNA中的氨基酸遺傳藍圖。每種合成酶可使二十個氨基酸中的一個與它自己的適配器相匹配，這樣，信使RNA中的基因藍圖可每次都忠實地制造正確的蛋白質。
Carter的分析表明，L形tRNA分子的不同兩端，含有獨立的代碼，或指定選擇哪些氨基酸的規則。攜帶氨基酸的tRNA末端可根據尺寸特異性地分選氨基酸。L形tRNA分子的另一端稱為tRNA反密碼子。它讀取密碼子，密碼子是遺傳信息中的三個RNA核苷酸序列，可根據極性選擇氨基酸。
Wolfenden和Carter的這兩項研究結果暗示，tRNA和氨基酸物理特性（它們的大小和極性）之間的關系，在地球的原始時代是至關重要的。Carter的前期工作研究了tRNA合成酶（稱為Urzymes）非常小的活性核，現在看來，其大小的選擇仍然是按照極性。這種有序的選擇意味著，最早的蛋白質并不一定折疊成獨特的形狀，而其獨特的結構演化的更晚。
Carter和Wolfenden相信，基因編碼的中間階段可以幫助解決兩個悖論：復雜性如何由簡單而引起；生命如何分開兩種非常不同的聚合物：蛋白質和核酸。
Wolfenden指出，遺傳編碼發展為兩個連續的階段——第一個階段相對簡單，這一事實可能是“為什么生命能夠在地球還很年輕的時候出現”的原因之一。一個更早期的代碼——能使最早編碼的肽結合RNA，可能具有一個決定性的選擇優勢。于是，這種原始的系統可以經受自然選擇的過程，從而推出一種新的和更多的生物進化形式。
Carter 補充說，RNA和多肽之間的合作，對于復雜性的自發出現可能是必需的。在我們看來，這是一個肽-RNA的世界，而不僅僅是一個RNA的世界。
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