现在,人们已经知道,细胞核内DNA的遗传信息必须由RNA翻译过来并带入细胞质才能合成蛋白质。可是,细胞为什么不直接把氨基酸直接运到细胞核中的DNA那里合成,却必须要经过RNA的翻译呢?科学家们的回答近似神话,听起来饶有趣味:生物细胞中的DNA可是生物体传宗接代的根本,它如同一份绝密的构造生命的图纸,是万万不能遗失的。所以这份蓝图只能锁在保险箱——细胞核中,只许抄写,不能借出或销毁。此外,DNA分子太大太长,细胞核这个工作车间太小了,装配起来甚为不便,因此,必须依靠翻译家的帮助,才能完成如此程序化的工。于是,在DNA的指挥下,翻译家RNA不辞辛劳,帮助生物体合成各种各样的蛋白质。
在生物界,蛋白质的种类是一个天文数字。仅就人体而言,细胞内的蛋白质可能就有1种以上,这就是人体表现出各种性状的物质基矗例如子女有的地方像父亲,有的地方像母亲,那是因为子女从父母那里得到了一张独特的生命蓝图,从而合成了表现一定性状的蛋白质,产生了一定的遗传性状。至于子女和父母有许多不像的地方则是因为有些遗传性状受到环境的影响而无法表现。
完成把“密码”语言译成蛋白质的20多种氨基酸语言的重任是由三种RNA共同肩负的,一种是信使RNA(m-RNA);另一种是转运RNA(t-RNA);再一种是核糖体RNA(r-RNA),它们不知疲倦地分工协作,有条不紊地进行着自己的本职工作。
当细胞开始制造蛋白质时,细胞核内双螺旋的DNA便分解成为两个单链,信使RNA把DNA上合成蛋白质的密码“抄录”下来,然后被派往细胞质,在细胞质中与蛋白质的制造车间核糖体结合起来。这时候,转运RNA便忙活起来,它能够识别信使RNA上的遗传密码,因此充当了“译员”的角色。转运RNA表现得相当活跃,它来回工作,把相应的游离氨基酸“领到”核糖体那里报到,使不同的氨基酸在核糖体上依据信
基因突变与改造生命中国有句谚语:“一母生九子,母子十不同”,道理很简单,就是说生命不仅是一个遗传、复制的重复过程,同时也是一个不断变化的过程。到了20世纪基因的密码完全破译之后,“世界上从未出现过两个性状完全一样的个体”这个显而易见的事实便上升到科学的高度而合乎逻辑地解释为生命遗传中的变异。
生命遗传中的变异与基因突变密切相关,最先较为系统地阐述突变理论的人是19世纪荷兰学者德·弗里斯。早在1886年,弗里斯就开始用月见草进行遗传与突变试验,并于1901年到1903年间发表了“突变”理论。在突变理论中,弗里斯认为,突变是不需要经过中间过渡而突然出现的,而且突变一旦产生,便可能一代代遗传下去。弗里斯把“突变”定义为:由种种原因而引起的基因结构和功能上的改变。弗里斯认识到,贮存生命遗传信息的使RNA的密码“对号入座”,这样就合成了各种不同性质的蛋白质。在蛋白质工厂核糖体内,RNA合成蛋白质的工作效率相当惊人,有的每分钟可以连接1500个氨基酸。
以上过程可以综合为:遗传信息由DNA流向RNA,再由RNA流向蛋白质。这一过程就是遗传学中的“中心法则”,这一法则最终阐明了DNA、RNA和蛋白质三者的关系。在遗传的“中心法则”被发现之后,科学家们又发现了一种新的情况,即在“逆转录酶”的作用下,能够发生以RNA为模板、合成DNA的逆转录现象,因此,他们认为,在蛋白质合成的过程中,DNA能决定RNA,RNA也同样可以决定DNA,再通过转运RNA翻译成蛋白质。
这一发现设置了一个至今未能解开的谜团:到底是先有DNA呢,还是先有RNA?此外,科学家还发现,这种逆转录现象不只是少数病毒所特有,甚至在高级机体内也有可能存在。
据此,有人断言,这种现象可能和生命的起源有些渊源。回日本东京大学育种科学研究所孵化鸡卵时,偶然发现了一只两股全有缺陷的小鸡雏,而且它的左右两爪都缺第三趾。
据了解,这只小鸡雏双亲系统上从未出现过如此性状,而且又不是近亲繁殖的于代。这只缺趾鸡随后茁壮成长,孵化185无后,它便开始提前产蛋,蛋重60克。它与品种内或品种外的雄鸡交配而生的后代中,一部分不同程度地存在着缺趾现象。
自从建立了DNA的双螺旋模型之后,人们都已经知道,当细胞进行分裂时,细胞中所有的DNA都要进行复制,使每一个新细胞都能得到一套与原来细胞完全相同的DNA。在大多数情况下,DNA的复制都能以严格的方式进行着,但是,偶尔也会出现差错。举例说明,一条裂开的基因核昔酸链的碱基顺序.A-AA-A-,依据配对规律,新形成的核苷酸链应当是一T-T-T-T一的碱基顺序与之匹配,但由于某种意外,一个带C的核苷酸投错了位置,于是就形成了如下螺旋结构:.A.A.A.A.D雷ID-T-C-T-T一这个错误的螺旋就封存于新形成的细胞中,当这个细胞再次分裂时,新复制的DNA中就出现了一A-G-A-A一的碱基顺序。这就是基因突变的内在机理。