显微镜下察秋毫

有人曾把细胞称为生命的基本单位。不错，不管是植物、昆虫、动物还是人类，所有生物都是由细胞组成。过去多年，科学家一直钻研细胞的内部运作，并已解开了不少分子生物学和遗传学上的谜。让我们仔细瞧一瞧细胞，看看科学家对这些引人入胜的生命单位了解多少。

显微镜下的细胞

细胞的形状各不相同。有的呈长方形，有的呈正方形，也有的呈圆形、卵形，或者像单细胞生物阿米巴变形虫一般，形状随移动而改变，没什么固定形状可言。饶有趣味的是，人往往可以从细胞的形状看出其功用。举个例，有些肌肉细胞纤巧细长，进行作用时会收缩，而神经细胞则拥有长长的分支，使信息得以传送到身体各部分去。

另外，细胞也大小不一。不过，细胞多半都很小，是肉眼看不见的。为了说明细胞一般有多大，请看看右边这个点号“．”。这个符号足以容纳大约五百个普通大小的细胞！听起来微乎其微，是吗？但有些细菌的细胞比这还要小，大小约只有一般细胞的五十分之一而已。那最大的细胞又怎样呢？世上最大的细胞是鸵鸟蛋的蛋黄。鸵鸟蛋蛋黄是个巨型的单细胞，体积差不多有一个棒球或板球那么大呢！

由于细胞大都是肉眼看不见的，科学家进行研究时，都得利用显微镜一类的辅助仪器。a即使这样，细胞某些精妙细节依然隐而不现。请想想这件事：电子显微镜可以把细胞放大差不多20万倍；要是把蚂蚁放大这么多倍，它看来就有0.8公里那么长。可是，细胞就算给放大这么多倍，科学家仍未能一窥全貌，看清楚细胞的所有细节！

细胞的构造实在精妙，教科学家赞叹不已。物理学家保罗·戴维斯在其著作《第五个奇迹》中说：“每个细胞都挤满了微型组织，好像有工程师在背后一手策划似的。在细胞里，像微型镊子、剪刀、泵、发动机、杠杆、活瓣、管子、链子和甚至运载器等设备应有尽有、色色俱备。然而，细胞还不仅是一堆设计精巧的小器件而已。细胞里的不同组件各司其职，整体顺畅地一起运作，就像工厂里复杂的生产线一样。”

脱氧核糖核酸——储存遗传资料的分子

人类也好，多细胞的动植物也好，都是从一个单细胞开始的。当这个单一的细胞成长至某个程度时，它就会自行分裂，变成两个细胞，两个细胞接着进一步分裂，变成四个细胞。细胞不断分裂之际，它们还会分门别类，发展成不同类型的细胞，像变成肌肉细胞、神经细胞或皮肤细胞等。然后，新生细胞走在一起，形成身体各种组织，像肌肉细胞连结起来，形成肌肉组织。最后，各种组织又组合起来，构成心脏、肺或眼睛等不同器官。

在细胞薄薄的外壁下面，有团呈凝胶状叫做细胞质 的液体和细胞核。细胞核给薄膜包着，把细胞核跟细胞质隔开。细胞核被称为细胞的控制中心，细胞的活动几乎全都由细胞核操纵。在细胞核内的整套遗传资料，就储存在脱氧核糖核酸里面。

在染色体内，脱氧核糖核酸分子呈紧密的双螺旋结构，当中若干部分就是基因所在。基因含有使你成为“你”所需的全部资料。《世界图书百科全书》解释说：“脱氧核糖核酸储存的遗传资料，使世上每种生物跟别的生物都不一样。由于遗传信息不同，所以狗有别于鱼，斑马跟玫瑰花有异，柳树和黄蜂各有特色，世上每个人也都独一无二。”

仅是一个细胞的脱氧核糖核酸所含的资料，已足以给编写成一本大约厚一百万页，每页像这页一般大小的书！资料实在丰富得惊人。由于细胞是通过脱氧核糖核酸把遗传资料传给新生细胞的，因此有人把脱氧核糖核酸称为生物的总设计图。不过，脱氧核糖核酸到底是什么样子的呢？

脱氧核糖核酸由两条呈螺旋结构的链子构成，像一个螺旋式楼梯或扭曲、有横档的梯子。链子上有四种称为硷基的化合物，每种硷基都跟另一条链子上的硷基配对，形成两条链子之间的连系。这些硷基组好像扭曲的脱氧核糖核酸梯子的横档。脱氧核糖核酸链子上硷基的排列次序，决定所储存的遗传信息。简而言之，硷基的排列次序决定构成一个人的差不多所有细节，从头发的颜色到鼻子的形状，全都包括在内。

脱氧核糖核酸、核糖核酸与蛋白质

在细胞里，蛋白质是数目最多的大分子。据估计，蛋白质占大多数生物的净重一半以上！蛋白质由体积较小称为氨基酸的结构单位构成。有些氨基酸可由人体自行合成，其他则必须从日常饮食中摄取。

蛋白质的功用很多。例如，红血球内的蛋白质血红蛋白，把氧气输送到人体各部分去。有些蛋白质是抗体，有助身体抵抗疾病。像胰岛素一类的蛋白质，则有助于食物的新陈代谢和调控细胞的各种功能。人体内的蛋白质也许有成千上万种之多，一个细胞所含的蛋白质也许就有好几百种了！

每种蛋白质都负责某种特定功能，功能由DNA中的基因决定。不过，DNA中的基因所载的遗传资料怎样给解读出来，好制造出某种蛋白质来呢？题名为“蛋白质的制造过程”的插图显示，脱氧核糖核酸储存的遗传信息，得先从细胞核传到细胞质去，这样，细胞质所含的核糖体就能制造出蛋白质来。核糖核酸是传递遗传信息的重要媒介。核糖体“读出”核糖核酸的指示，把氨基酸按特定次序贯串起来，从而合成某种蛋白质。因此，脱氧核糖核酸、核糖核酸跟蛋白质的形成，三者相依相关，关系密不可分。

生命怎样产生？

过去数十年，遗传学和分子生物学的研究一直教科学家深感兴趣。对于创造者，物理学家保罗·戴维斯始终半信半疑，然而他承认说：“每个分子都有特定的功用，在整体设计中占一席位置，使细胞制造出正确的东西来。另外，分子还得在细胞内‘跑来跑去’，在适当时间、地点跟别的分子相遇，好执行任务。没有人向分子发号施令，吩咐它们什么时候到哪儿去。没有人监管它们的活动。分子纯粹做分子要做的事：时而碰撞，时而反弹，时而结合。……不知怎么的，这些没有思想的原子就走在一起，在跳动中孕育出生命来，情况掌握得精确无误。”

不少研究细胞内部运作的人异口同声地说，生命一定是由具有无比智慧的力量创造出来的。这个结论合情合理。让我们参详一下个中的原因。

［脚注］

［第5页的附栏或图解］

探视细胞

每个细胞内都有个细胞核。细胞核是细胞的控制中心。细胞核内藏着染色体。染色体由呈紧密螺旋状的脱氧核糖核酸分子和蛋白质构成，基因就在这些脱氧核糖核酸分子上面。细胞核以外的部分叫细胞质，含有核糖体。核糖体是制造蛋白质的工厂。

［图解］

（排版后的式样，见出版物）

细胞

核糖体

细胞质

细胞核

染色体

脱氧核糖核酸——生命的梯子

［第7页的图解］

（排版后的式样，见出版物）

脱氧核糖核酸的复制过程

为了让读者看得明白，脱氧核糖核酸双螺旋给描绘为平面状

1 要产生新细胞，细胞就得分裂。分裂之前，脱氧核糖核酸必须自行复制。首先，蛋白质分子像拉开拉链一般，解开脱氧核糖核酸的某些片段

蛋白质

2 然后，细胞里的游离硷基按着严格的配对规则，跟解开了的链子上与之相配的硷基连系起来

游离硷基

3 最后，两个密码副本就复制好了。这样，当细胞分裂时，每个新生细胞都有套跟原来的细胞一模一样的脱氧核糖核酸密码

蛋白质

蛋白质

脱氧核糖核酸硷基的配对规则：

A总是跟T配对

A T（胸腺嘧啶）

T A（腺嘌呤）

C总是跟G配对

C G（鸟嘌呤）

G C（胞嘧啶）

［第8,9页的图解］

（排版后的式样，见出版物）

蛋白质的制造过程

为了容易明白起见，这儿描绘的蛋白质由10个氨基酸组成。一般蛋白质是由超过100个氨基酸组成的

1 一种特殊的蛋白质分子像拉开拉链一般，把脱氧核糖核酸的某个片段解开

蛋白质

2 游离的核糖核酸硷基，跟其中一边露出的脱氧核糖核酸硷基连系起来，形成信使核糖核酸

游离的核糖核酸硷基

3 信使核糖核酸剥落，往核糖体去

4 转移核糖核酸捡拾氨基酸分子，把它们送到核糖体去

转移核糖核酸

核糖体

5 核糖体沿着信使核糖核酸移动之际，氨基酸分子得以贯串起来，合成一条链子

氨基酸

6 在合成期间，蛋白质链子开始折叠成某种形状，好正常地发挥功用。然后，核糖体就把蛋白质链子释放

转移核糖核酸两端有重大功用：

一端辨认信使核糖核酸密码

另一端运送正确的氨基酸

转移核糖核酸

配对时，核糖核酸硷基所用的是U而不是T，所以U跟A配对

A U（尿嘧啶）

U A（腺嘌呤）