基因、脱氧核糖核酸与你

请端详一下镜子中的你。看看你一双眼睛的颜色、你的发质、肤色和身形，再想想你个人的天赋才干。为什么你的样子是这样的呢？你个人的特质、才干又从哪里来？今天，科学家通过研究遗传学和后天环境对人的影响，对于上述问题都已经有了答案。

你也许嘀咕：“遗传学？这个课题听起来太‘科学’、太难懂了！”但是，你可曾跟朋友说，她一双碧绿的眼睛跟她爸爸的一模一样，而一头红发、一脸儿的雀斑却跟她妈妈的没两样？若然，你已经知道有关遗传学的一个基本事实，也就是，儿女会继承父母外貌上的特征。另外，你要是认识遗传学，你也许就会认真考虑一下生命的起源——生命到底是从创造还是进化而来。让我们先看看，遗传信息是怎样世代相传的。

人体是由一些细小、有生命称为细胞的单位构成的。据估计，人体大约由100万亿个细胞组成。在细胞的细胞核内，有成千上万个基因。基因是个别的遗传单位。它们操控着细胞，从而决定人的若干特征。有些基因决定人的血型，有些决定发质或眼睛的颜色，依此类推。因此，每个细胞都拥有一张袖珍的蓝图，即一套由基因组成的遗传密码。这套密码含有人体发育、修复和运作所需的全部指示。（请参看第5页的插图。）这一切都是碰巧产生的吗？

端倪渐露

公元前4世纪，亚里士多德猜想人的特征是通过血液传给下一代的。此后一千多年，人们大都认同这个说法。由于说法深入民心，人们甚至把亲属称为是同一血统或有血缘关系的人。

17世纪，科学家发现了精子细胞和卵细胞，至于它们的功用，他们却不甚了了。有些人以为，精子或卵子里面藏着一些细小、发育完成的生物。到了18世纪，研究人员才发现精子跟卵子结合而形成胚胎。不过，这跟遗传的真相依然相去甚远。

1866年，奥地利修士格雷戈尔·孟德尔终于发表第一套正确的遗传学理论。孟德尔用豌豆进行试验，发现性细胞中隐藏着一些他称之为“明显的遗传元素”，还断定这些“元素”是负责传递特征的。孟德尔口中“明显的遗传元素”，就是今天所说的基因了。

大约1910年，人们发现基因是在称为染色体的细胞结构上面的。染色体主要由蛋白质和脱氧核糖核酸（英语简称DNA）构成。科学家早已知道，在细胞其他功能方面，蛋白质都起着重要的作用，因此往后多年，他们都假定染色体内的蛋白质储存着遗传资料。1944年，研究人员首次提出证据，证实构成基因的是脱氧核糖核酸而不是蛋白质。

1953年，詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克也发现，脱氧核糖核酸分子是一些呈螺旋形的线状物，这个发现使人类在解开生命之谜方面向前跨进了一大步。

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）

生命的奥秘——真相是什么？

脱氧核糖核酸的功用十分奇妙。它符合了细胞对遗传物质的两个要求。首先，脱氧核糖核酸准确地自行复制，使遗传资料得以从细胞传到细胞去。其次，脱氧核糖核酸内部的排列次序让细胞知道要制造什么蛋白质，从而决定新生细胞是哪一类细胞，功用如何。不过，脱氧核糖核酸绝非独自进行这一切过程，相反，不少特殊的蛋白质都给牵涉在其中。

脱氧核糖核酸本身是不能产生生命的。诚然，它含有合成活细胞所需各种蛋白质的全部资料，不论是复制脱氧核糖核酸以产生新细胞的蛋白质，还是帮助脱氧核糖核酸合成新蛋白质的蛋白质，制造指示都一应俱全。可是，没有核糖核酸和某些特殊的蛋白质（包括核糖体）去“读出”和应用指示，DNA中的基因储存的巨量资料就都会毫无用处。

只有蛋白质也不能产生生命。蛋白质分子不能自行产生含有遗传密码的基因，从而复制出更多同类型的蛋白质来。

生命的奥秘已经逐步解开了。这些知识对人有什么启发作用呢？现代遗传学和分子生物学提供了足够证据，证实脱氧核糖核酸、核糖核酸和蛋白质互相倚赖，关系错综复杂。种种发现显示，三者得同时 存在，生命才能产生。因此，生命绝不可能是碰巧在地上出现的。

惟一合理的解释是：一个具有无比智慧的创造者把指示放在脱氧核糖核酸里，又创造了完整的蛋白质，并且把两者之间的相互作用设计得十分巧妙，使过程一经启动，蛋白质就不断复制脱氧核糖核酸，制造更多基因；别的蛋白质则解读基因的密码，复制出更多蛋白质来。

显然，启动生命奇妙循环的总设计师就是耶和华上帝。

受造奇妙可畏

圣经不是本论述科学的书，可是，对于创造生命的那一位，它却早就有所论及了。大约三千年前，以色列王大卫对今天尖端的遗传学研究一无所知，却凭诗寄意，颂赞造物主说：“我的五脏六腑是你所造；在母腹中你把我凑合起来。我颂赞你，因为你可敬可畏；你的作为奇妙非凡。我心里深深领会。我在母腹中被凑合，在暗中逐渐长大，骨骼怎样成形，你都知道。”——诗篇139:13-15，《现译》。

请再次端详一下镜子中的你。看看你一双眼睛的颜色、你的发质、肤色和身形。想想这些特征怎样从你的历代祖先传到今天的你，又将怎样传到你的后代去。然后，考虑一下设计这个奇妙机制的那一位。这样，你也许就禁不住要说出使徒约翰所写的一番话来：“耶和华我们的上帝，你配得荣耀、尊荣、力量，因为你创造了一切，而且一切都是由于你的旨意才存在，才创造的。”——启示录4:11。

［第10页的附栏或图片］

纯属凑巧？

最近，两个英国科学家证实，遗传密码不可能纯粹是碰巧产生的。《新科学家》周刊说：“他们的分析显示，在上10亿×10亿套可能的密码当中，［遗传密码］就是最好的了。”粗略计算，密码的可能性大约有10²⁰（1后面跟着20个0）个，但生命开始时只用了其中之一。遗传密码有什么优胜之处呢？在制造蛋白质的过程中，遗传密码能够把出错的危险减到最小，另外，它也大大减低遗传突变对细胞造成的不利影响。换句话说，遗传密码可确保细胞按照严格的遗传律则繁衍下去。虽然有些人把事情归功于“强大的选择力量，使遗传密码排众而出”，上述两个科学家所作的结论是，“这个起重要作用的密码碰巧产生的机会微乎其微。”