生命的奥秘

百年百篇经典科普[电子书]

邹甲申

1868年,24岁的瑞士人米歇在德国化学家塞勒那里当研究生,研究细胞核的组成。在研究所附近,有一个外科诊所,经常抛弃一些用过的手术绷带。米歇把上面带有很多脓细胞的绷带拣来分离细胞核,结果分离出一种前所未知的酸性物质,其中含有大量的磷。当时,人们只知道生物组织中惟一的含磷化合物是卵磷脂,现在又发现了酸性的含磷物质,不禁使人惊奇不已。这种酸性物质,米歇把它叫做“核素”。后来,人们才知道“核素”实际是核酸和蛋白质的复合物。1889年,化学家奥特曼从酵母和动物组织中,分离出不含蛋白质的核酸,于是他首先提出了“核酸”的命名。

从米歇的发现到现在已有一百多年,人们对核酸进行了研究,揭开了生命之谜,并且能人工合成核酸,不断探索生命的奥秘。随着科学技术的发展,人们终于发现,核酸和蛋白质一样,是生命的最基本物质。一切生物,无论是飞禽走兽、花卉树木,还是万物之灵的人类或肉眼难见的微生物,无一不含有核酸。核酸是一切生物传种接代的基本物质。

按照化学成分,核酸可分为两大类,一类叫核糖核酸(简称RNA),另一类叫脱氧核糖核酸(简称DNA)。除了少数简单的病毒的遗传物质是核糖核酸外,绝大多数生物的遗传物质都是脱氧核糖核酸。核酸是一种由四种不同的核苷酸小分子连接起来的大分子,它像一条很长很长的锁链,链链相接,变化无穷。

为什么有的孩子的眼睛像妈妈,嘴巴像爸爸呢?这是由核酸采取“分段负责制”主管遗传的:负责眼睛的那段核酸由妈妈传给孩子,负责嘴巴的那段核酸由爸爸传给孩子,“分段包干,各负其责”。负责一项遗传任务的一段核酸,称为一个基因。核酸分子是由许多基因组成的,分别负责各项遗传任务。那么,既然生物的遗传物质都是核酸,为什么生物又是千差万别的呢?这是由生物的“遗传密码”决定的。

每种生物都有它自己的“遗传密码”,也叫“遗传信息”。不论是动物、植物,还是微生物,它们把各自的遗传密码传给下一代,下一代就按照这个密码生长发育。种瓜得瓜,种豆得豆,就因为瓜有瓜的遗传密码,豆有豆的遗传密码,后代的性状总是像父母,这是生物遗传的普遍现象,这种现象的奥秘就在遗传密码上面。

说起密码,人们都很熟悉。电报就是用数字编码的。我们可从0、1、2、3、4、5、6、7、8、9,这十个数字中任选四个按不同顺序排列,编成密码,分别代表成千上万个不同的中文字。用四个数字作为四个符号来编码,就叫做“四联密码”。通常可以用四联密码组合各式各样的电报内容。“遗传密码”和“电报密码”十分相似,核酸传递遗传信息就是用类似这样的密码来进行的。

核酸分子是由四种不同的核苷酸组成的,其中每三个组成一个“密码子”,各种“密码子”组合排列,就能代表成千上万的遗传信息。四种不同的核苷酸相当于四个不同的数字。电报用的是四联密码,遗传用的是三联密码。由许多三联密码组成的基因好比电报里的一个中文句子;由无数基因组成的一个核酸分子好比一份完整的电报。由于核酸是一种生物学的大分子,所以一个核酸分子包含的遗传密码量,可能比一部中篇小说的字数还要多。大肠杆菌只有一个核酸分子,里面约有三千多个基因。我们人身上有23对核酸分子,估计可能有五十万个基因。人们风趣地说,人的遗传密码编写了一部世界上最巨大的著作。核酸这一遗传物质好比是录音带,遗传特性好比一曲旋律,按音符的不同排列次序记录在录音带上。生物的遗传特性由于核苷酸排列次序不同,也就是编码不同而千变万化,犹如那么几个音符可以演奏无穷无尽的曲调一样。

我们祖祖辈辈传下来的遗传性状,都是以核苷酸不同排列顺序表现的密码形式,集中记录在核酸分子上,由核酸分子带到下一代去。鸡生蛋,蛋生鸡,这是必然的遗传现象。鸡蛋里既没有鸡毛、鸡冠,也没有鸡肫、鸡肝,但鸡蛋里有核酸分子,核酸分子上有鸡毛、冠、肫、肝的密码。这种密码传到了下一代,使它在发育过程中,通过蛋白质合成,表现为鸡毛、鸡冠、鸡肫、鸡肝等,从而成为一只小鸡,而不会变成一块石头。

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