在1990年由Carl Woese、Otto Kandler和Mark Wheelis依据细胞核及染色体组织等分子差异，把地球上的生物被分为三大类（domain)，分别为真核生物、古细菌和原核生物。在分子进化水平上，原核生物遗传物质的染色体和真核生物的染色体组织差别很大，而古细菌的染色体介于两者之间，被理解为一种进化链的衔接。

无论怎样，三类生物的遗传信息主要由DNA分子携载。而繁殖过程中的细胞分裂必须DNA复制，除了性细胞之外，每分裂一次之前需要倍增其基因组。

DNA复制理论上应该有三种可能的方式，包括已经确认的半保留复制(semi-conservative DNA replication)，全保留复制(conservative DNA replication)和镶嵌式复制(mosaic DNA replication)。三类可能的复制形式的详细介绍见潘学峰编著的《现代分子生物学教程》科学出版社。

在进化过程中，第一条DNA 分子链是如何形成的？如果依据半保留方式复制，那第一条DNA 分子的模板是什么？现在发现的众多的DNA聚合酶均只能连接与模版碱基配对的碱基，而不能如tRNA那般依据mRNA分子上排列的三联体指令去“搬运”氨基酸合成多肽。那么第一条DNA 分子是如何形成的？这一直以来都是个谜！有人正在寻找那种类似tRNA搬运氨基酸的“氨酰合成酶”，一旦找到肯定是一个诺奖。

那么，第一条DNA 分子的出现应该是基于某种神秘设计的DNA 全合成！对此，我个人的理解如下：

基于生命起源的“RNA-蛋白质”假说，有可能第一条DNA 分子链源自一种最原始的“反／逆转录酶”的催化，这个祖先反转录酶依据最初的一条RNA 分子合成第一条DNA。这样的推测就不需要去找一个与DNA全合成有关的DNA 聚合酶，而是去找第一个RNA 聚合酶和第一个反转录酶。这应该在“RNA-蛋白质”世界中去“考古”。无论如何，两种假说都站得住脚，被解决了一定会是诺贝尔奖。

   回过头再论DNA 全合成，这种合成只需某种“参照指令”就可“从头”合成新的DNA, 它有没有可能被用于干细胞的“自我更新”（self-renewal)？

老母假说

  1975年，John Cairns 提出一个干细胞自我更新过程中祖先DNA 永生假说（immortal DNA hypothesis)。这个假说的提出是基于所有已知DNA聚合酶催化的DNA 复制均有机会造成突变，即使考虑进校对、错配对修复等在内，至少“点突变”中的“转换”突变是无法完全避免。这些突变大概率会影响干细胞基因组的稳定，导致干细胞在自我更新过程中丧失干细胞的属性。为此Cairns觉得依据现有DNA 半保留复制模式，干细胞必须存在一种向子代细胞非随机分配新合成DNA 的机制，以保证干细胞中原有的DNA被分配至需要成为干细胞的子细胞中，而新合成的DNA则分配至另一子细胞，丧失干细胞属性。

 依据普遍相信的半保留复制，呈双链状态的新旧DNA 必须分开，两条旧链重新成双链，而两条新合成的链彼此形成双链，且获得DNA 的细胞依然是干细胞，而得到新合成链的细胞丧失干细胞属性。这就是“老母假说”（old mother hypothesis)。当前这个假说既没有完全被证实，也没有完全被证伪。

  结语

  这是一个悬而未决的分子生物学核心问题。涉及到如何合成的第一条DNA 分子，存在过一种从头合成的DNA 聚合酶？还是如本人推测的存在过第一个“反／逆转录酶”？；是否存在过一种可催化从头合成的催化剂，通过全保留复制，催生第一条DNA 分子？