解开40年DNA之谜

【字体: 时间:2005年08月18日 来源:生物通

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生物通报道:8月8号刊登在分子进化杂志上(Journal of Molecular Evolution)的文章提出了一项新理论,这一理论解释了人类的基因“语言”为什么会比它本身所需要的复杂,也说明了地球生命起源于“原始汤”(primordial soup),即生命起源于热水而不是象许多科学家认为的那样起源于冷水中。

在1968年,Marshall Nirenberg, Har Gobind Khorana and Robert Holley由于解释了蛋白如何从基因编码而来,因此获得了那年的诺贝尔奖。自此我们就知道了DNA的3个碱基可以组成一个“密码子”,翻译成20种氨基酸中的一种,然后氨基酸按特殊的顺序排列起来,形成复杂结果行使功能。但是为什么4种DNA形成64种组合,却只翻译成20种氨基酸呢?为什么我们人类要进化成不需要如此复杂的形式来完成信息传递呢?这些问题困扰了科学家们数40年。

之前就这一疑问,许多科学家们也都提出了各种各样的解释推测,但是这些理论要不很快被推翻,要不就无法解释蛋白合成当中的一些“死角”问题。今年英国巴斯大学(The University of Bath)的研究者在DNA结构发现者——Francis Crick的“三联体密码子是由二联体密码子进化而来”的理论基础上建立起来新的解释机制。

这一解释认为原始的二联体的“读法”实际上与三联体相似,只不过前者是“读”前两个碱基的“前缀”或者后两个碱基的“后缀”。通过对二联体密码子的排序,科学家们可以得到一张新的氨基酸表,这也就解释了为什么一些氨基酸有2个、4个或6个密码子,也说明了亲水性氨基酸组和疏水性氨基酸组这些类群如何通过重叠“前缀”或“后缀”而来。如果再把这张表从二联系统(the doublet system)提升到三联系统(the triplet system)就得到了现在我们所见的氨基酸密码子表了。巴斯大学van den Elsen教授说,“这一简单的理论解决了许多以前无法解释的问题,但之前并没有人这么做过。”

这一新理论同时使得排斥在二联系统之外,并且与最近提出的基因编码“获得性”(acquisitions)相关的两种氨基酸——谷氨酸和天门冬酰氨受到关注。由于这两种氨基酸在高温下无法保持其原有的形状,说明在高热条件下这两种氨基酸密码子无法执行翻译。对此的一个解释就是生命初期形式是生活在热硫磺池中,但它转移到较冷的环境下时,生命形式就可以这两种氨基酸了,因此也就得以进化成更加复杂的生物体。这为生命是出现在热水还是冷水中提供了进一步的证据。(生物通记者:张迪

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