從宇宙大爆炸,到元素生成,再到物質合成,以至於隨後的生命誕生。整個宇宙像是一個反應爐,裡面發生著不可思議的反應。這些反應就像按照提前設好的程序一樣,在某個時間,某個循環,執行某行代碼,某條邏輯。仔細琢磨,我們在孩童時候,都是在大概年齡段開始換牙。這便是基因表達具有時間和空間的特性。生命存在意義一直是人類思考的問題,而要了解生命存在的意義又必須要了解生命的本質。而生命的本質如何去探究,這必然要藉助科技的發展。
宇宙與生命
1869年,瑞士醫生弗雷德裡希·米歇爾用顯微鏡好奇地研究廢棄繃帶裡所殘留的膿液。這一看不得了,在細胞核中存在一些物質,當時雖不清楚究竟是什麼,但起個名字還是很輕鬆。於是「核素」(nuclein)便誕生了。在這之後幾十年間,人類的科研同步發展。關於遺傳物質的本質的發現時間線並不統一。
弗雷德裡希·米歇爾與核素
五十年後,也就是1919年,菲巴斯·利文進一步辨識出組成脫氧核糖核酸的鹼基、糖類以及磷酸核苷酸單元,在他看來脫氧核糖核酸可能是許多核苷酸經由磷酸基團的聯結,而串聯在一起。不過他所提出概念中,脫氧核糖核酸長鏈較短,且其中的鹼基是以固定順序重複排列。而到了1937年,一張X光衍射圖闡明了脫氧核糖核酸結構的規律性,那人便是威廉·阿斯特伯裡。
其實在1928年,我們中學時代生物書裡最經典的實驗就已經實現。弗雷德裡克·格裡菲斯從格裡菲斯實驗中發現,將已死的平滑型與粗糙型活體混合在一起,平滑型的肺炎球菌能轉變成為粗糙型的同種細菌,這種現象稱為「轉型」。但直到1943年, 奧斯瓦爾德·埃弗裡等人才明白脫氧核糖核酸才是造成「轉型」現象的因子。
肺炎雙球菌實驗
1953年,核酸分子結構精確模型誕生了。這可以稱得上是現代分子生物學的裡程碑研究進展。當時在卡文迪許實驗室的詹姆斯·沃森與佛朗西斯·克裡克,依據倫敦國王學院的羅莎琳·富蘭克林所拍攝的X光衍射圖及相關數據模擬出來。隨後富蘭克林與葛斯林提出了A型與B型脫氧核糖核酸雙螺旋結構之間的差異。1962 諾貝爾生理學或醫學獎便授予他們。
詹姆斯·沃森與佛朗西斯·克裡克
1957年的中心法則,預測了脫氧核糖核酸、RNA以及蛋白質之間的關係,並闡述了「轉接子假說」(即後來的tRNA)。次年,馬修·梅塞爾森與富蘭克林·斯塔爾在梅塞爾森-斯塔爾實驗中,確認了脫氧核糖核酸的複製機制。後來克裡克團隊的研究顯示,遺傳密碼是由三個鹼基以不重複的方式所組成,稱為密碼子。這些密碼子所構成的遺傳密碼,最後是由哈爾·葛賓·科拉納、羅伯特·W·霍利以及馬歇爾·沃倫·尼倫伯格解出,一共有64種組合。這些發現代表了分子生物學的誕生。
中心法則
其實關於遺傳密碼的組合方式早在我國傳統文化《周易》中得到過論述。從天地的自然現象來講,太極生兩儀,兩儀生四象,四象生八卦,八卦生六十四卦。在自然事物方面來說,六十四卦便是六十四種物象。在生命科學領域裡,無論物種有多少類別,其遺傳密碼組合也是六十四種。生物體內遺傳物質分為脫氧核糖酸(DNA)和核糖核酸(RNA)。DNA和RNA中的磷酸是沒有區別的,但糖卻分為核糖和脫氧核糖。DNA和RNA分別具有四種鹼基,兩種糖可得八種,三個鹼基決定一個密碼子,八種鹼基取三個排列組合得到64種。
古人和現代人對宇宙以及生命的思考方式不同。雖說一個是文化,一個是科技,但是現代科技文明的發展離不開古代文化的積累。生命誕生的秘密終究會被人類所解開。