奇妙分子的獨特構造

我們乾脆把這東西叫做繩子。這根繩子粗約2.6厘米（1英寸），緊密地盤繞在一些軸兒上（4），然後再盤繞成圈。這些圈跟支撐物相連，好固定位置。展覽室有個電子屏幕，指出繩子以井然有序的方式盤繞起來。假如你把每個染色體模型的繩子全都拉出來弄直，然後一條一條地連接起來，繩子的長度就幾乎等於地球圓周的一半！a

一本談論科學的書說，這麼有效的收藏方式是「工程學上的偉舉」。¹⁸如果說這個工程學上的偉舉並非出於任何工程師，你會相信嗎？假如這座博物館裡有一家大型的百貨商店，貨品琳琅滿目，排列得井井有條，不論要找什麼貨品都很容易找到，這家百貨商店會不會沒有人管理呢？當然不會！可是，無論一家商店的貨品排列得多麼整齊，也遠遠比不上染色體的組織那麼井然有序。

電子屏幕指示你拿起繩子細看（5）。你照著做，發現那不是一般的繩子，而是由兩股線互相盤繞而成的，兩線之間還有間隔相等的細線相連，整個構造看起來就像一個被擰成螺旋型的梯子（6）。這時你想起來了。你拿著的就是DNA分子——生命的一大奧祕！

一個DNA分子有系統地跟軸兒和支撐物結合，摺疊成一條染色體。DNA梯子的橫檔叫做鹼基對（7）。鹼基對有什麼功用呢？染色體又有什麼作用？電子屏幕簡略地解釋了一下。

超凡的信息儲存系統

電子屏幕指出，要認識DNA，就必須認識DNA梯子的橫檔。請想像梯子從中間左右分開，兩邊各有部分橫檔。橫檔共有四類，科學家所用的代號是A、T、G、C。科學家驚訝地發現，這些字母的序列是傳達某些信息的密碼！

你可能聽說過19世紀發明的摩爾斯電碼，這是電報傳遞信息時所用的編碼。摩爾斯電碼只有兩個「字母」（點和短劃），但這兩個「字母」能組合成無數的詞和句子。DNA的編碼則有四個字母，即上一段提到的A、T、G、C。正如字母拼合成詞語，詞語組成故事，故事構成篇章，最後各章結集成書，DNA的字母拼合成密碼子（「詞語」），密碼子則組成基因（「故事」）。一個基因平均有2萬7000個字母。基因連同基因之間的間隔部分組成了染色體（「篇章」），而23條染色體所組成的基因組，就好比一本有23章的書，其中蘊含了一個生物體的全部遺傳信息。b

基因組可說是一部篇幅很長的作品。基因組儲存了多少信息？人類基因組約有30億個鹼基對（DNA梯子的橫檔）。¹⁹如果把基因組比作一套百科全書，每冊起碼一千頁，全套書就有428冊，而一個細胞有兩個基因組，就合共856冊。假如你要用打字機把基因組的信息全打出來，就必須全時工作差不多80年，而且不可休假！

不過，就算你把信息全都打好也沒有用。試問你怎可能把好幾百冊厚厚的書全都塞進一個微小的細胞裡呢？再說，你的身體有100萬億個細胞呢。要把巨量的信息壓縮到如此程度，實在遠遠超出人的能力範圍。

一位分子生物學兼電腦學教授說：「乾重1克的DNA，體積大約是1立方厘米，信息容量約等於一萬億張CD［光碟］。」²⁰這句話意味著什麼呢？請想想，DNA蘊含各種基因，也就是人體發育和機能運作所需的指令。每個細胞都有一套完整的指令。小量的DNA就能儲存巨量的信息。今天全球人口約有70億，一茶匙的DNA，就能儲存350倍全球人口身體發育和機能運作所需的指令。要儲存關乎70億人口的指令，只消茶匙上薄薄一層DNA就夠了。²¹

機器開動了

你站在靜悄悄的展覽室裡，心裡想：「細胞核裡真的毫無活動，像這個靜悄悄的展覽室一樣嗎？」這時，你留意到有個玻璃櫃放置著一個DNA模型，櫃上方有個電子屏幕顯示：「請按鈕看示範」。你一按鈕，講解員的聲音就響起來，說：「DNA有至少兩個重要任務。第一是複製。DNA必須被複製，好讓每個新生細胞都有完整、相同的遺傳信息。請觀看模擬運作。」

玻璃櫃的一端有道門打開，進來了一個看來很複雜的機器，原來是幾個連在一起的機器人。機器人走向DNA模型，然後爬上去，就像火車沿著軌道行走那樣。機器人爬得很快，你看不清它究竟做了什麼，只見它一爬過，一個DNA就變成兩個完整的DNA。

講解員說：「大家看到的，是大大簡化了的DNA複製過程。一組稱為酶的分子機器沿著DNA爬行，先把雙股的DNA分開，再用分開後的單股DNA作為模板，在每個單股上產生另一個跟模板互補的單股DNA。我們無法向大家展示機器的每個部分，例如一個在複製DNA之前運作的小工具，這個小工具切開DNA某個部分，讓DNA自由轉動，不致盤繞得太緊。我們也無法展示在DNA複製期間進行的多次『校對』，差錯全都會被發現和修正，準確程度之高令人稱奇。」（請看第16和17頁的插圖）

講解員又說：「我們清楚展示的是速度。大家留意到剛才機器人爬行得很快吧。事實上，在DNA『軌道』上爬行的那組酶，每秒爬大約100個橫檔或鹼基對。²³假如把DNA『軌道』放大至火車軌道一般大小，在其上行走的『火車』就以時速超過80公里（50英里）前進。細菌裡微小的『複製機器』比這個速度還要快十倍！在人體細胞中，一隊隊數以百計的『複製機器』會在DNA『軌道』上的不同路段工作，只消八小時就複製了整個基因組。」²⁴（請看第20頁附欄「DNA——能被閱讀及複製的分子」）

「讀取」DNA的信息

複製DNA的機器人離去後，另一部機器就上場。這部機器也在DNA上面爬行，但比先前的機器人爬得慢一點。這次，機器爬過後，DNA並沒有改變，只是同時有另一根像單股DNA的繩子不斷從機器的一個出口走出來，好像機器長了一條不斷生長的尾巴。究竟是怎麼一回事呢？

講解員說：「DNA的第二個任務叫做轉錄。蛋白質是構成人體的主要物質，而DNA上的基因儲存了製造這些蛋白質的方法。既然DNA從不會離開細胞核這個安全地帶，那麼基因的信息又怎樣能被讀取和使用呢？首先，有些化學信號給發放到細胞核裡，啟動了DNA上某個基因。接著，大家看到的這部酶機器就爬上有關基因所在的那段DNA，運用核糖核酸分子（RNA）把基因複印出來。RNA的構造跟DNA不同，但樣子極像單股DNA，任務是讀取用密碼寫成的基因信息。在酶機器裡的RNA取得了基因的信息後，就離開機器，走出細胞核跟核糖體會合。在核糖體那裡，基因的信息就會用來製造蛋白質。」

你看著示範，心裡不住地讚嘆。你覺得這座博物館很了不起，構思建造博物館和這些機器的人實在智慧非凡。如果整座博物館和所有展品還會自動化運作，能展示出人體細胞內同時進行的無數活動，你又覺得怎樣呢？場面必定十分壯觀，更令人讚嘆。

你意識到，其實在你體內100萬億個細胞裡，上述那些小巧複雜的機器正持續不斷地運作！你的DNA正被閱讀，提供指令去製造數十萬種蛋白質分子，構成身體中的酶、組織和器官等。就在這一刻，你的DNA正進行複製和校對，讓每個新生細胞都有自己的一套指令，以供讀取。