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孩子科普:DNA中的30亿字母沉浮

时间:2023-08-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:关于DNA,星星还记得猫头鹰先生的介绍,它是由两条分子链组成的,形状就像扭曲着纠缠在一起的梯子腿。“正确!你的一个细胞核里总共有30亿个字母对。只要你是活着的,就会有旧的细胞死灭,新的细胞分裂诞生。而每次细胞分裂都要求复制所有的字母,并且只能依照顺序重头抄写,这样才能确保DNA的整个序列不会出错。”本来冈崎令治被广泛认为能问鼎诺贝尔奖,却因英年早逝而错失,由他的夫人继承学术衣钵。

孩子科普:DNA中的30亿字母沉浮

“星星,”钢笔小姐从讲台上走了下来,“快看啊,你长成和我一样的大人了。趁你长大了,我们想和你说一说死亡。这个想法已经很久了,从我认识你的第一天起。我知道你很难过,但你得先了解外婆究竟为什么会死去……抱歉我这样说,她并不是去了老人星,你长大了,首先就要接受这一点。我们都要接受这一点。”

星星默默地点了点头。她已经没有那么吃惊。或者说,爸爸和妈妈的说法都是对的,只是接受妈妈的说法要困难得多。外婆变成灰尘住进了盒子里;她真真实实地死去了。

“我很高兴你能学着接受现实。”玉米小姐停下拨弄玉米粒的双手,露出一个欣慰的笑,“你做得很棒,大多数人都在逃避这个课题,但是被基因选中,既让我们幸运地获得在尘世短暂漫游的机会,也是肉体生命终有一天会死去的原因。这是没有办法回避的。好的东西一点也不会带来坏的结果,这种幻想是只属于小孩子的特权。”

钢笔小姐双目柔和地望着星星:“起初,我们每个人都还只是小小的胚胎,一颗悄无声息地着陆在妈妈子宫温床的单细胞。你可以将这颗细胞理解成生命的初始程序。后来,程序启动,我们长成了一个携带着40万亿个细胞的庞然大物。”

星星十指交叉,感受到自己的体温

“在最初的那个单细胞里,保存着一本生命的说明书。你可以想象成那是一张出自自然之手的蓝图,上面刻画了你将会拥有一双看得见天空和大海的眼睛,写着你将会在此生经历欢愉和孤独的命运。你的身上不会长出鳞片,不会用鳃呼吸,也不会拥有像黑颈鹤那样能跳高空华尔兹的双翼。当然,也不可能像它们那般生来坚贞不渝。这是因为关于你将如何长成的一套程序早就写进了那本生命之书。”

“你说过的,这本书就是DNA,以前藏在外婆的每个细胞里,现在保留在她的头发里。”星星说。

“是的,DNA就是这本生命之书,每个生命的细胞核里都有一份DNA,它是一种奶状的灰乎乎的化学物,能实实在在地粘在你的指尖。基因就是在DNA中负责记录和拷贝具有遗传特性的信息的物质,在人类这样的高等生物中,基因的质量大概占到了DNA总质量的1%。你就将它看作DNA这本书里的关键章节吧,内容是关于遗传的。”钢笔小姐将四四方方的蓝丝绒笔记本插回了胸前的大口袋里,扭头望向玉米小姐,“至于怎么做到的,这个艰巨的解释任务就交给你了……”

玉米小姐背着手,在宽敞无人的观众台踱步,短促、铿锵的声音回荡在这个长得很像帐篷的时间机器里。

关于DNA,星星还记得猫头鹰先生的介绍,它是由两条分子链组成的,形状就像扭曲着纠缠在一起的梯子腿。玉米小姐清了清嗓子:“如果你将DNA的两个链条拆开,好比从梯子上拆下一条腿,它就会复制出一模一样的新腿,于是,你得到了两把结结实实的新梯子。DNA就是这样自动从一份拷贝成无数份的,”她耐心地解释着生命发生的原理,“你躲在妈妈温暖的子宫里,6周后拥有了心跳,是因为最初的单细胞分裂成了2个,2个分裂成了4个,直到分裂成无数个。生命就在这种分裂中发育。每一次分裂发生,细胞都会将自己DNA的一束分子链拆下,贡献给新的细胞。新细胞迅速地合成几乎相同的一条分子链,一个完整的双螺旋结构的DNA拷贝就做好了。你的每个细胞都存放着一模一样的DNA拷贝。这些信息最早来自父母双方的馈赠,他们通过塑造一枚受精卵细胞里的DNA,将鹰钩鼻、雀斑、下巴上的苹果沟,甚至某种性情、某项天赋遗传给你。”

“他们说我长得最像外婆。”星星插话道。(www.xing528.com)

“这也是理所当然的,但是遗憾的是,尽管DNA的这种复制设计得精妙绝伦,却并不是那么天衣无缝。DNA的两束分子螺旋上共有四类彼此配对的遗传密码,这本生命之书是由四个种类的字母写成的。”

“我记得,四种字母是A、T、C、G!”星星抢答。

“正确!你的一个细胞核里总共有30亿个字母对。只要你是活着的,就会有旧的细胞死灭,新的细胞分裂诞生。而每次细胞分裂都要求复制所有的字母,并且只能依照顺序重头抄写,这样才能确保DNA的整个序列不会出错。”

DNA合成示意图

星星张大嘴巴,惊呼道:“这个作业也太难了吧!”

玉米小姐依然笃定地穿行在一张张灰扑扑的座椅之间。“确实,再好的抄写员也无法胜任这么艰巨的任务。尽管进化已经恩准我们这台机器的说明书前所未有地复杂了,出错依然是在所难免的。和那些秉着夜烛抄写《凯尔经》[1]的人相比,我们身体里的这套复制程序堪称奇迹。每次人类细胞分裂,DNA大概只会出现三个突变,也就是每抄写10亿个字母对,才会积累一次错误。然而,虽然错误率非常非常低,随着细胞分裂次数的累加,错误还是会慢慢地堆积起来。换句话说,只要活的时间足够久,人类的DNA程序一定会因为错误累积太多而崩溃的。死亡是生命这盒双面磁带的B面。”

星星刚想开口说话,一阵寒风吹入,是有人掀起了帐帘。玉米小姐转过身,看到来人,立刻张开双臂,亲切地迎上前去。那是一前一后、一男一女两个人[2],刺眼、强烈的白光勾勒出男人的身形,仿佛他是乘着光的翅膀来到此地。

[1] 一部泥金装饰手抄本,据说在公元800年左右,由苏格兰西部爱奥那岛上的僧侣们绘制。

[2] 原型是日本分子生物学家冈崎令治(Reiji Okazaki,1930—1975)和夫人冈崎恒子(Tuneko Okazaki,1933— )。他们发现了DNA中的短序列,这个序列是完成复制的关键参与者,被命名为“冈崎片段”。本来冈崎令治被广泛认为能问鼎诺贝尔奖,却因英年早逝而错失,由他的夫人继承学术衣钵。

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