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生命的起源——值得思考的五個問題
《起源》 問題3 13-21頁

問題 3

指令從哪裡來?

父親和兒子

請看看你自己。為什麼你的樣貌是這樣的呢?什麼決定你眼睛、頭髮和皮膚的顏色?什麼決定你的身高和體形?為什麼你有些地方跟父母相似?為什麼指尖的一面是柔軟的肌膚,而另一面是保護指尖的堅硬指甲?

在達爾文的日子,以上的問題都是不解之謎。達爾文看見生物的特徵一代傳一代,驚嘆不已,但他對遺傳學的定律卻一無所知,對細胞裡主導遺傳的機制就更不用說了。今天,生物學家已花了多年時間,研究人類遺傳學和令人驚嘆的脫氧核糖核酸(DNA)所蘊含的詳細指令。但說到底,最重要的問題還是:這些指令是從哪裡來的呢?

許多科學家怎樣說?不少生物學家和其他科學家都認為,DNA和其中用密碼寫成的指令,都是在一段漫長的歲月裡單憑機遇碰巧而成的。他們說,從DNA分子的結構、所儲存和傳遞的信息以至DNA運作的方式,都看不出有設計可言。17

聖經怎樣說?聖經說,人體各部分的形成和形成的時間,比喻說來都跟一本來自上帝的書有關。在上帝啟示下,大衛王這樣談及上帝:「我還是胚胎的時候,你的眼睛就看見我了。我身上未有一處成形,我百體受造的日子都已經記在你的冊上了。」(詩篇139:16)

證據顯示什麼?如果進化論是對的,我們就該看到一些證據,顯示DNA至少有可能是由一連串偶發事件產生出來的。如果聖經是對的,我們就該看到明顯的證據表明DNA是智慧的結晶,出自高明的設計者。

如果用淺白的措辭講解,DNA這個課題挺容易明白,也引人入勝。那麼,就讓我們再次參觀一下細胞吧,但這次參觀的是人體細胞。請想像你來到一座展示人體細胞運作的博物館。這座博物館仿照典型的人體細胞建造,是細胞體積的1300萬倍左右,像一個能容納約7萬觀眾的巨型運動場那麼大。

你一走進細胞博物館,就走進了一個奇妙的世界,到處都是奇形怪狀的東西,讓你看得目瞪口呆。接近博物館中央,有個大約20層樓高的球體,就是細胞核模型。你走過去看看。

把DNA收藏在細胞核裡

「工程學上的偉舉」——DNA的收藏方式:要把DNA收藏在細胞核裡,就好比要把一根長40公里(24英里)的細線收藏在網球裡,這是一項「工程學上的偉舉」

細胞核的外層是核膜,你從核膜的一道門走進細胞核,然後環視四周。這個展覽室的主要展品是46條染色體。染色體成雙成對地排列,但各對長短不一,最靠近你的一對大約12層樓那麼高(1)。每條染色體的中央都比較狹窄,看起來有點像兩根連著的香腸,但粗得像大樹的樹幹。你走近染色體模型,看見上面纏著帶子。再仔細看,帶子上有許多直紋,而直紋之間又有許多小橫紋(2)。是一疊疊的書嗎?不是,其實是一疊疊的圈。你去拉其中一個圈,一拉就拉出來了。令你吃驚的是,這個圈竟然是由一連串更小的圈盤繞而成的(3),而小圈都排列得很整齊。這些小圈原來又是由一條好像長長的繩子一樣的東西盤繞出來的。這條好像繩子的東西究竟是什麼呢?

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

有書但沒有作者?

光碟

1克DNA的信息容量約等於一萬億張光碟

現今科技發達,信息儲存系統日趨微型化,但沒有任何人工系統能媲美DNA的容量。我們姑且把DNA比作光碟。光碟外形對稱,表面閃亮,設計精良,顯然是聰明人的心血結晶。這還不止,光碟儲存了信息,這些信息不是無用的數據,而是一些關於製造、保養和維修一部複雜機器的指示,指示既詳細又有條理,雖然沒有明顯地改變光碟的重量和大小,卻是光碟最重要的部分。這些信息必定是由某些聰明人編寫的,對嗎?有書但沒有作者,有可能嗎?

我們把DNA比作光碟或書並不是沒道理的。一本論述基因組的書指出:「嚴格地講,說基因組是一本書並不是在打比方,基因組確實是一本書。任何書其實都是一些數碼化的信息……基因組也一樣。」作者又說:「基因組是一本非凡的書,在合適的情況下,基因組能自我複製和閱讀自己的信息。」22這道出了DNA另一個重要方面。

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)

複製——DNA的複製過程

  1. 酶機器的這部分把DNA分為兩個單股DNA

  2. 機器的這部分用單股DNA為模板,產生另一個單股,合成雙股DNA

  3. 環狀滑動鉗帶動酶機器,並使其穩定地前進

  4. 兩個完整的雙股DNA形成了

    酶機器複製DNA

假如把DNA『軌道』放大至火車軌道一般大小,酶機器在其上行走的時速就超過80公里(50英里)

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。」

轉錄——「閱讀」DNA的過程

  1. DNA在這裡分開,其中一股把信息傳給RNA

  2. RNA「閱讀」DNA,取得基因的密碼。DNA的密碼讓轉錄機器知道從哪裡開始轉錄,在哪裡停止

  3. RNA取得信息後,就離開細胞核跟核糖體會合,然後把指令交出來製造複雜的蛋白質

  4. 轉錄機器

    RNA讀取DNA上的信息

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。

為什麼該想想這些事實?

讓我們再想想:「這些指令是從哪裡來的呢?」根據聖經,載有這些指令的「書」和指令本身都源自一個超越凡人的作者。這個說法真的不合時宜、跟科學相抵觸嗎?

請想想:人能建造出上述博物館嗎?要是真的去造,工程必定難比登天。關於人類基因組和基因組的運作,還有很多不解之謎。科學家仍在探索各基因的位置和功能,而基因只是DNA的一小部分,DNA還有大部分是不含基因的。以前科學家把這些不含基因的部分叫做「垃圾DNA」,但近來他們的想法改變了。他們認為這些部分可能控制著基因的功能和運作。就算科學家真的能夠造出一個模型,結構跟DNA一模一樣,連那些複製和校對DNA的機器也通通齊全,他們又能不能使模型像真的DNA那樣運作呢?

著名科學家理查德·費因曼臨終前不久,在黑板上這樣寫道:「我不了解的東西,我可造不出來。」25他虛懷若谷,令人敬佩,而他的話正好用來解釋DNA的情況。科學家不能完全了解DNA的運作,就造不出DNA,也造不出有關的複製機器和轉錄機器來。可是,有些人卻斷言自己知道DNA是全憑機遇偶然產生的。你看過上述事實後,認為證據真的支持他們的說法嗎?

一些有學問的人認為證據支持另一個說法。發現DNA雙螺旋結構的其中一位科學家弗朗西斯·克里克就認為,DNA分子結構精妙絕倫,不可能是由不受指揮的事件衍生出來的。他提出一個說法,就是有些智慧超凡的外星人把DNA送到地球來,好讓生命在地球上出現。26

著名哲學家安東尼·弗盧提倡了無神論50年,最近卻完全改變了想法。他81歲時,表示自己相信生命來自創造,而且過程必定涉及智慧。為什麼他現在會這樣想呢?就是關於DNA的研究。當被問及如果他的新想法不被科學家接納,他會有什麼感受時,弗盧說:「那就太可惜了。我一生都堅持……的一個宗旨,就是證據在哪一方,我就站在哪一方。」27

你認為怎樣?證據支持哪一方呢?假如你走進一家工廠的核心地帶——電腦室,看見電腦正執行複雜的主程式,指揮著整家工廠的運作,還不斷發出指令,指示員工怎樣製造和保養工廠裡每台機器,主程式也在自我複製,並進行校對,以確保複製無誤;那麼,電腦和電腦程式是自行產生,還是來自一些思想有條理的聰明人呢?你認為以上事實表明什麼?答案不言而喻。

a 《細胞分子生物學》(英語)這本教科書用了另一個比例。這本書說,要把這些長長的繩子收藏在細胞核裡,就好比要把一根長40公里(24英里)的細線收藏在網球裡,但要放得很有條理,讓線的每部分都能輕易拉出。

b 每個細胞有46條染色體,即兩個完全相同的基因組。

DNA——能被閱讀及複製的分子

DNA梯子

DNA為什麼能準確地被閱讀及複製呢?DNA梯子有四種稱為鹼基的化學物質,代號分別是A、T、G、C。每個鹼基相當於梯子的半截橫檔,兩個鹼基結合起來,就成為梯子的一個橫檔。A總是跟T配對,而G總是跟C配對。換句話說,如果橫檔的一邊是A,另一邊就是T;如果一邊是G,另一邊就是C。因此,單看梯子的一邊,就知道另一邊是怎樣的了。如果梯子一邊的序列是GTCA,另一邊就必定是CAGT。A、T、G、C這四種半截橫檔長度不一,但跟另一半合起來後,每個橫檔的長度就會相同。

以上關於DNA的事實為科學家帶來了另一個突破性的發現:DNA這個奇妙的分子被再三複製也絕不變樣。當雙股DNA分開後,複製DNA的酶機器就從細胞核取來自由鹼基,跟單股DNA上的鹼基配對,結合成完整的橫檔。

由此可見,DNA分子真的好比一本再三被閱讀和複印的書。平均來說,在人一生中,DNA會複製大約1萬萬億次,而且每次都複製得準確無誤。28

思考欄

  • 事實:DNA以有條不紊的方式摺疊成染色體,有人說這種收藏方式是「工程學上的偉舉」。

    請想想:這麼精妙的機制怎可能是憑機遇碰巧產生的呢?

  • 事實:DNA信息容量之大,當今世上沒有任何電腦產品可與之媲美。

    請想想:如果電腦技術員製造不到能媲美DNA的信息儲存系統,那麼沒有思想的物質能不能自行合成一個DNA呢?

  • 事實:你的DNA儲存著跟你身體發育有關的所有指令,並確保這些指令終生不變。

    請想想:DNA這本「書」怎可能沒有作者呢?DNA的「程式」又怎可能沒有編寫員呢?

  • 事實:DNA要正常運作,就要靠許多稱為酶的複雜分子機器,來進行閱讀、複製和校對,而這些分子機器必須一起工作,過程要精確無誤,時間分秒不差。

    請想想:你認為無比複雜又極為可靠的機器有可能是碰巧產生的嗎?如果沒有找著真憑實據,就認定這樣的機器是碰巧產生的,這算不算是「迷信」呢?

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