DNA:脫氧核糖核酸的力量(圖)

2020-11-30 網易新聞

(原標題:DNA:脫氧核糖核酸的力量(圖))

《人生最大的秘密:破譯遺傳密碼競賽》作者:馬修·柯布

  出版:基本圖書公司

  DNA是一種分子,對於它,我們需要知道兩件事:首先,它作為遺傳物質,是一代一代傳遞下來的;其次,在很大程度上,它決定了我們身體的構造,告訴我們什麼樣的分子可以促使細胞從一個單細胞的受精卵變成一個完全形態的成人,決定著我們的生長發育。而且,這兩件事之間存在著必然聯繫。

  發現DNA的故事

  眾所周知

  DNA通過特定的序列,構建出最佳身體,且使之可以更加容易地傳遞給下一代,使之可以有更良好的身體以便更加易於生存。這也是達爾文自然選擇理論在DNA層面上的語言表述。

  DNA作為遺傳物質被發現的故事是眾所周知的。我們都知道,美國人詹姆斯·沃森和英國人弗朗西斯·克裡克共同發現了DNA的

雙螺旋

結構——這顯然是具有劃時代意義的成就。我們的基因正是由這種雙

螺旋結構

組成,這些遺傳分子被打包成我們的卵子或者精子,然後被我們的孩子所繼承,讓他們像我們。

  生物學史上的輝煌一章

  不過,生物學家對於DNA如何建設我們的身體依然知之甚少。在某種程度上,我們的DNA可以告訴我們,細胞如何製造血紅蛋白、膠原蛋白和成千上萬的其他分子結構,但我們並不清楚如何讓這些分子組成人類的形態,而不是貓的形態,這中間顯然存在著差異。身體中的DNA通過我們的細胞,讀取出特定的信息編碼,然後通過成千上萬的不同分子形成特定的結構。簡單來說,這就是遺傳密碼。這項技術的發現,在上世紀50年代和60年代的生物學史上,留下了輝煌燦爛的一章。

  講述分子層面的

  生命認知

  馬修·柯布在他的最新著作《人生最大的秘密》一書中,講述了上述這些故事。柯布是曼徹斯特大學的動物學教授,也是一位遺傳學家,與此同時,他還算是個研究科學史的學生,寫過幾本生物歷史方面的書。

  對於普通讀者來說,《人生最大的秘密》一書可能只能讓你略微了解一些生物學常識,或者稍微接觸到DNA分子力學。不過,對於那些對基因幹預和新世界生物技術興起感興趣的人們來說,這是一本極佳的入門讀物。當然,這一領域的科學家也會對本書產生興趣,因為它講述了科學史上最具革命性的事件:從分子層面對生命的再認識。儘管該書將大量筆墨集中在歷史細節,從很多角度上來看,《人生最大的秘密》仍然是一本激動人心的書。

  DNA存儲捲髮或藍眼睛

  你可能沒有注意到,我在提到DNA時所使用的詞語:DNA中的「信息編碼」會被細胞所「讀取」。很顯然,我們認為DNA存儲了捲髮或者藍眼睛的信息,也就是說,我們認為DNA是一個信息存儲設備,類似於電腦硬碟。柯布的一個重要觀點是:這是一種極為新穎的生物學思考方式。

  這種思考方式在其他科學領域的興起發生於「二戰」期間及以後,這一時期在信息領域出現了兩個全新的科學理論:克勞德·艾爾伍德·香農提出了資訊理論,對發送和接收過程中的信息進行量化,也就是我們通常所說的電子通信;諾伯特·維納闡述了控制論,將思想反饋迴路形式化——特別是負反饋迴路。

  「編碼問題」

  曾是生物學主要課題

  在這些領域發展起來的理論,提供了一種全新的方式來解析生命。在傳統研究中,生物不可能像信息流方程一樣被描述,但新的科學暗示了這也許會成為現實。柯布將之稱為「信息化思維」,這一說法在「編碼問題」的定義中起到了至關重要的作用。

  想要掌握「編碼問題」,我們就必須首先了解遺傳物質,也就是DNA——這是一個兩股彼此纏繞的長分子,1953年,沃森和克裡克發現了這一形態並將之描述為雙螺旋結構。在其中的一條鏈上,發現了四種不同的化學物質:腺嘌呤、胸腺嘧啶、鳥嘌呤和胞嘧啶。原則上,這些DNA字母(也被稱為「鹼基」)能夠以任何順序進行排列……形成人類基因組,我們的所有遺傳信息,都來自於這些數十億計的DNA信息。

  遺傳密碼

  存在於所有生命

  《人生最大的秘密》最後三分之一的內容致力於分子遺傳學的歷史。在遺傳密碼的破解過程中有很多發現,其中最基本的發現也許是遺傳代碼普遍存在於地球上的所有生命——存在著一些微小的變異代碼。這一發現具有非常深遠的意義,這意味著數十億年前,細菌、真菌、植物和人類分享著共同的遺傳密碼。

  過去幾十年的工作還顯示,並非所有的DNA都是編碼蛋白質,在我們人類的身體中,有98%的基因組屬於非編碼DNA——也就是所謂的「垃圾」DNA,這些DNA似乎什麼作用都沒有……此外,許多物種包括人類在內,都存在著斷裂基因。

  探討DNA發展的

  社會意義

  在該書的最後一部分,柯布轉向了DNA發展的社會意義,遺傳密碼破解的特殊性和分子遺傳學的發展。這其中有兩個領域特別重要:創造轉基因作物和試圖治癒人類遺傳疾病,這顯然是劃時代的。當然,這本書最後三分之一的章節有點散漫,有時候讀起來更像是一本教科書,而不是之前驚悚的歷史片。但我們也不必在意太多,柯布的書中充滿了迷人的細節,特別是對於一個作家以及一個見習科學家來說,這已經是一個了不起的成就。

  本文節選自《紐約書評》

  原文作者 H·艾倫·奧爾

  北京晨報作者 何安安 編譯

本文來源:北京晨報 責任編輯:王曉易_NE0011

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