基因、脫氧核糖核酸與你

請端詳一下鏡子中的你。看看你一雙眼睛的顏色、你的髮質、膚色和身形，再想想你個人的天賦才幹。為什麼你的樣子是這樣的呢？你個人的特質、才幹又從哪裡來？今天，科學家通過研究遺傳學和後天環境對人的影響，對於上述問題都已經有了答案。

你也許嘀咕：「遺傳學？這個課題聽起來太『科學』、太難懂了！」但是，你可曾跟朋友說，她一雙碧綠的眼睛跟她爸爸的一模一樣，而一頭紅髮、一臉兒的雀斑卻跟她媽媽的沒兩樣？若然，你已經知道有關遺傳學的一個基本事實，也就是，兒女會繼承父母外貌上的特徵。另外，你要是認識遺傳學，你也許就會認真考慮一下生命的起源——生命到底是從創造還是進化而來。讓我們先看看，遺傳信息是怎樣世代相傳的。

人體是由一些細小、有生命稱為細胞的單位構成的。據估計，人體大約由100萬億個細胞組成。在細胞的細胞核內，有成千上萬個基因。基因是個別的遺傳單位。它們操控著細胞，從而決定人的若干特徵。有些基因決定人的血型，有些決定髮質或眼睛的顏色，依此類推。因此，每個細胞都擁有一張袖珍的藍圖，即一套由基因組成的遺傳密碼。這套密碼含有人體發育、修復和運作所需的全部指示。（請參看第5頁的插圖。）這一切都是碰巧產生的嗎？

端倪漸露

公元前4世紀，亞里士多德猜想人的特徵是通過血液傳給下一代的。此後一千多年，人們大都認同這個說法。由於說法深入民心，人們甚至把親屬稱為是同一血統或有血緣關係的人。

17世紀，科學家發現了精子細胞和卵細胞，至於它們的功用，他們卻不甚了了。有些人以為，精子或卵子裡面藏著一些細小、發育完成的生物。到了18世紀，研究人員才發現精子跟卵子結合而形成胚胎。不過，這跟遺傳的真相依然相去甚遠。

1866年，奧地利修士格雷戈爾·孟德爾終於發表第一套正確的遺傳學理論。孟德爾用豌豆進行試驗，發現性細胞中隱藏著一些他稱之為「明顯的遺傳元素」，還斷定這些「元素」是負責傳遞特徵的。孟德爾口中「明顯的遺傳元素」，就是今天所說的基因了。

大約1910年，人們發現基因是在稱為染色體的細胞結構上面的。染色體主要由蛋白質和脫氧核糖核酸（英語簡稱DNA）構成。科學家早已知道，在細胞其他功能方面，蛋白質都起著重要的作用，因此往後多年，他們都假定染色體內的蛋白質儲存著遺傳資料。1944年，研究人員首次提出證據，證實構成基因的是脫氧核糖核酸而不是蛋白質。

1953年，詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克也發現，脫氧核糖核酸分子是一些呈螺旋形的線狀物，這個發現使人類在解開生命之謎方面向前跨進了一大步。

顯微鏡下察秋毫

有人曾把細胞稱為生命的基本單位。不錯，不管是植物、昆蟲、動物還是人類，所有生物都是由細胞組成。過去多年，科學家一直鑽研細胞的內部運作，並已解開了不少分子生物學和遺傳學上的謎。讓我們仔細瞧一瞧細胞，看看科學家對這些引人入勝的生命單位了解多少。

顯微鏡下的細胞

細胞的形狀各不相同。有的呈長方形，有的呈正方形，也有的呈圓形、卵形，或者像單細胞生物阿米巴變形蟲一般，形狀隨移動而改變，沒什麼固定形狀可言。饒有趣味的是，人往往可以從細胞的形狀看出其功用。舉個例，有些肌肉細胞纖巧細長，進行作用時會收縮，而神經細胞則擁有長長的分支，使信息得以傳送到身體各部分去。

另外，細胞也大小不一。不過，細胞多半都很小，是肉眼看不見的。為了說明細胞一般有多大，請看看右邊這個點號「．」。這個符號足以容納大約五百個普通大小的細胞！聽起來微乎其微，是嗎？但有些細菌的細胞比這還要小，大小約只有一般細胞的五十分之一而已。那最大的細胞又怎樣呢？世上最大的細胞是鴕鳥蛋的蛋黃。鴕鳥蛋蛋黃是個巨型的單細胞，體積差不多有一個棒球或板球那麼大呢！

由於細胞大都是肉眼看不見的，科學家進行研究時，都得利用顯微鏡一類的輔助儀器。a即使這樣，細胞某些精妙細節依然隱而不現。請想想這件事：電子顯微鏡可以把細胞放大差不多20萬倍；要是把螞蟻放大這麼多倍，牠看來就有0.8公里那麼長。可是，細胞就算給放大這麼多倍，科學家仍未能一窺全貌，看清楚細胞的所有細節！

細胞的構造實在精妙，教科學家讚嘆不已。物理學家保羅·戴維斯在其著作《第五個奇跡》中說：「每個細胞都擠滿了微型組織，好像有工程師在背後一手策劃似的。在細胞裡，像微型鑷子、剪刀、泵、發動機、槓桿、活瓣、管子、鏈子和甚至運載器等設備應有盡有、色色俱備。然而，細胞還不僅是一堆設計精巧的小器件而已。細胞裡的不同組件各司其職，整體順暢地一起運作，就像工廠裡複雜的生產線一樣。」

脫氧核糖核酸——儲存遺傳資料的分子

人類也好，多細胞的動植物也好，都是從一個單細胞開始的。當這個單一的細胞成長至某個程度時，它就會自行分裂，變成兩個細胞，兩個細胞接著進一步分裂，變成四個細胞。細胞不斷分裂之際，它們還會分門別類，發展成不同類型的細胞，像變成肌肉細胞、神經細胞或皮膚細胞等。然後，新生細胞走在一起，形成身體各種組織，像肌肉細胞連結起來，形成肌肉組織。最後，各種組織又組合起來，構成心臟、肺或眼睛等不同器官。

在細胞薄薄的外壁下面，有團呈凝膠狀叫做細胞質 的液體和細胞核。細胞核給薄膜包著，把細胞核跟細胞質隔開。細胞核被稱為細胞的控制中心，細胞的活動幾乎全都由細胞核操縱。在細胞核內的整套遺傳資料，就儲存在脫氧核糖核酸裡面。

在染色體內，脫氧核糖核酸分子呈緊密的雙螺旋結構，當中若干部分就是基因所在。基因含有使你成為「你」所需的全部資料。《世界圖書百科全書》解釋說：「脫氧核糖核酸儲存的遺傳資料，使世上每種生物跟別的生物都不一樣。由於遺傳信息不同，所以狗有別於魚，斑馬跟玫瑰花有異，柳樹和黃蜂各有特色，世上每個人也都獨一無二。」

僅是一個細胞的脫氧核糖核酸所含的資料，已足以給編寫成一本大約厚一百萬頁，每頁像這頁一般大小的書！資料實在豐富得驚人。由於細胞是通過脫氧核糖核酸把遺傳資料傳給新生細胞的，因此有人把脫氧核糖核酸稱為生物的總設計圖。不過，脫氧核糖核酸到底是什麼樣子的呢？

脫氧核糖核酸由兩條呈螺旋結構的鏈子構成，像一個螺旋式樓梯或扭曲、有橫檔的梯子。鏈子上有四種稱為鹼基的化合物，每種鹼基都跟另一條鏈子上的鹼基配對，形成兩條鏈子之間的連繫。這些鹼基組好像扭曲的脫氧核糖核酸梯子的橫檔。脫氧核糖核酸鏈子上鹼基的排列次序，決定所儲存的遺傳信息。簡而言之，鹼基的排列次序決定構成一個人的差不多所有細節，從頭髮的顏色到鼻子的形狀，全都包括在內。

脫氧核糖核酸、核糖核酸與蛋白質

在細胞裡，蛋白質是數目最多的大分子。據估計，蛋白質佔大多數生物的淨重一半以上！蛋白質由體積較小稱為氨基酸的結構單位構成。有些氨基酸可由人體自行合成，其他則必須從日常飲食中攝取。

蛋白質的功用很多。例如，紅血球內的蛋白質血紅蛋白，把氧氣輸送到人體各部分去。有些蛋白質是抗體，有助身體抵抗疾病。像胰島素一類的蛋白質，則有助於食物的新陳代謝和調控細胞的各種功能。人體內的蛋白質也許有成千上萬種之多，一個細胞所含的蛋白質也許就有好幾百種了！

每種蛋白質都負責某種特定功能，功能由DNA中的基因決定。不過，DNA中的基因所載的遺傳資料怎樣給解讀出來，好製造出某種蛋白質來呢？題名為「蛋白質的製造過程」的插圖顯示，脫氧核糖核酸儲存的遺傳信息，得先從細胞核傳到細胞質去，這樣，細胞質所含的核糖體就能製造出蛋白質來。核糖核酸是傳遞遺傳信息的重要媒介。核糖體「讀出」核糖核酸的指示，把氨基酸按特定次序貫串起來，從而合成某種蛋白質。因此，脫氧核糖核酸、核糖核酸跟蛋白質的形成，三者相依相關，關係密不可分。

生命怎樣產生？

過去數十年，遺傳學和分子生物學的研究一直教科學家深感興趣。對於創造者，物理學家保羅·戴維斯始終半信半疑，然而他承認說：「每個分子都有特定的功用，在整體設計中佔一席位置，使細胞製造出正確的東西來。另外，分子還得在細胞內『跑來跑去』，在適當時間、地點跟別的分子相遇，好執行任務。沒有人向分子發號施令，吩咐它們什麼時候到哪兒去。沒有人監管它們的活動。分子純粹做分子要做的事：時而碰撞，時而反彈，時而結合。……不知怎麼的，這些沒有思想的原子就走在一起，在跳動中孕育出生命來，情況掌握得精確無誤。」

不少研究細胞內部運作的人異口同聲地說，生命一定是由具有無比智慧的力量創造出來的。這個結論合情合理。讓我們參詳一下箇中的原因。

［腳注］

［第5頁的附欄或圖解］

探視細胞

每個細胞內都有個細胞核。細胞核是細胞的控制中心。細胞核內藏著染色體。染色體由呈緊密螺旋狀的脫氧核糖核酸分子和蛋白質構成，基因就在這些脫氧核糖核酸分子上面。細胞核以外的部分叫細胞質，含有核糖體。核糖體是製造蛋白質的工廠。

［圖解］

（排版後的式樣，見出版物）

細胞

核糖體

細胞質

細胞核

染色體

脫氧核糖核酸——生命的梯子

［第7頁的圖解］

（排版後的式樣，見出版物）

脫氧核糖核酸的複製過程

為了讓讀者看得明白，脫氧核糖核酸雙螺旋給描繪為平面狀

1 要產生新細胞，細胞就得分裂。分裂之前，脫氧核糖核酸必須自行複製。首先，蛋白質分子像拉開拉鏈一般，解開脫氧核糖核酸的某些片段

蛋白質

2 然後，細胞裡的游離鹼基按著嚴格的配對規則，跟解開了的鏈子上與之相配的鹼基連繫起來

游離鹼基

3 最後，兩個密碼副本就複製好了。這樣，當細胞分裂時，每個新生細胞都有套跟原來的細胞一模一樣的脫氧核糖核酸密碼

蛋白質

蛋白質

脫氧核糖核酸鹼基的配對規則：

A總是跟T配對

A T（胸腺嘧啶）

T A（腺嘌呤）

C總是跟G配對

C G（鳥嘌呤）

G C（胞嘧啶）

［第8,9頁的圖解］

（排版後的式樣，見出版物）

蛋白質的製造過程

為了容易明白起見，這兒描繪的蛋白質由10個氨基酸組成。一般蛋白質是由超過100個氨基酸組成的

1 一種特殊的蛋白質分子像拉開拉鏈一般，把脫氧核糖核酸的某個片段解開

蛋白質

2 游離的核糖核酸鹼基，跟其中一邊露出的脫氧核糖核酸鹼基連繫起來，形成信使核糖核酸

游離的核糖核酸鹼基

3 信使核糖核酸剝落，往核糖體去

4 轉移核糖核酸撿拾氨基酸分子，把它們送到核糖體去

轉移核糖核酸

核糖體

5 核糖體沿著信使核糖核酸移動之際，氨基酸分子得以貫串起來，合成一條鏈子

氨基酸

6 在合成期間，蛋白質鏈子開始折疊成某種形狀，好正常地發揮功用。然後，核糖體就把蛋白質鏈子釋放

轉移核糖核酸兩端有重大功用：

一端辨認信使核糖核酸密碼

另一端運送正確的氨基酸

轉移核糖核酸

配對時，核糖核酸鹼基所用的是U而不是T，所以U跟A配對

A U（尿嘧啶）

U A（腺嘌呤）

生命的奧祕——真相是什麼？

脫氧核糖核酸的功用十分奇妙。它符合了細胞對遺傳物質的兩個要求。首先，脫氧核糖核酸準確地自行複製，使遺傳資料得以從細胞傳到細胞去。其次，脫氧核糖核酸內部的排列次序讓細胞知道要製造什麼蛋白質，從而決定新生細胞是哪一類細胞，功用如何。不過，脫氧核糖核酸絕非獨自進行這一切過程，相反，不少特殊的蛋白質都給牽涉在其中。

脫氧核糖核酸本身是不能產生生命的。誠然，它含有合成活細胞所需各種蛋白質的全部資料，不論是複製脫氧核糖核酸以產生新細胞的蛋白質，還是幫助脫氧核糖核酸合成新蛋白質的蛋白質，製造指示都一應俱全。可是，沒有核糖核酸和某些特殊的蛋白質（包括核糖體）去「讀出」和應用指示，DNA中的基因儲存的巨量資料就都會毫無用處。

只有蛋白質也不能產生生命。蛋白質分子不能自行產生含有遺傳密碼的基因，從而複製出更多同類型的蛋白質來。

生命的奧祕已經逐步解開了。這些知識對人有什麼啟發作用呢？現代遺傳學和分子生物學提供了足夠證據，證實脫氧核糖核酸、核糖核酸和蛋白質互相倚賴，關係錯綜複雜。種種發現顯示，三者得同時 存在，生命才能產生。因此，生命絕不可能是碰巧在地上出現的。

惟一合理的解釋是：一個具有無比智慧的創造者把指示放在脫氧核糖核酸裡，又創造了完整的蛋白質，並且把兩者之間的相互作用設計得十分巧妙，使過程一經啟動，蛋白質就不斷複製脫氧核糖核酸，製造更多基因；別的蛋白質則解讀基因的密碼，複製出更多蛋白質來。

顯然，啟動生命奇妙循環的總設計師就是耶和華上帝。

受造奇妙可畏

聖經不是本論述科學的書，可是，對於創造生命的那一位，它卻早就有所論及了。大約三千年前，以色列王大衛對今天尖端的遺傳學研究一無所知，卻憑詩寄意，頌讚造物主說：「我的五臟六腑是你所造；在母腹中你把我湊合起來。我頌讚你，因為你可敬可畏；你的作為奇妙非凡。我心裡深深領會。我在母腹中被湊合，在暗中逐漸長大，骨骼怎樣成形，你都知道。」——詩篇139:13-15，《現譯》。

請再次端詳一下鏡子中的你。看看你一雙眼睛的顏色、你的髮質、膚色和身形。想想這些特徵怎樣從你的歷代祖先傳到今天的你，又將怎樣傳到你的後代去。然後，考慮一下設計這個奇妙機制的那一位。這樣，你也許就禁不住要說出使徒約翰所寫的一番話來：「耶和華我們的上帝，你配得榮耀、尊榮、力量，因為你創造了一切，而且一切都是由於你的旨意才存在，才創造的。」——啟示錄4:11。

［第10頁的附欄或圖片］

純屬湊巧？

最近，兩個英國科學家證實，遺傳密碼不可能純粹是碰巧產生的。《新科學家》週刊說：「他們的分析顯示，在上10億×10億套可能的密碼當中，［遺傳密碼］就是最好的了。」粗略計算，密碼的可能性大約有10²⁰（1後面跟著20個0）個，但生命開始時只用了其中之一。遺傳密碼有什麼優勝之處呢？在製造蛋白質的過程中，遺傳密碼能夠把出錯的危險減到最小，另外，它也大大減低遺傳突變對細胞造成的不利影響。換句話說，遺傳密碼可確保細胞按照嚴格的遺傳律則繁衍下去。雖然有些人把事情歸功於「強大的選擇力量，使遺傳密碼排眾而出」，上述兩個科學家所作的結論是，「這個起重要作用的密碼碰巧產生的機會微乎其微。」