翻譯與遺傳密碼

密碼的近乎通用性及其例外(universality and exceptions)

這是生物學最令人驚嘆的事實之一:幾乎每一種生命都使用同一本字典。無論你是在你腸道裡的細菌、一棵紅杉、一隻蘑菇還是一個人類心臟細胞裡讀取,密碼子GUG都表示纈胺酸。地球上的生命共用一套遺傳密碼。這套共享的密碼,是一切生物都源自單一共同祖先的有力證據。

通用性還極為實用。正因為密碼共享,你可以取出一個人類基因,拼接進細菌或酵母,它們便會用自己的核糖體來讀取它,忠實地造出那個人類蛋白質。治療糖尿病的胰島素、凝血因子,以及許多疫苗,如今正是這樣製造出來的——這正是基因工程的根基。倘若每個物種都各用一套私有的密碼,這一切都將無從談起。

但誠實要求加上「近乎」二字。這套密碼並非完美通用。最明顯的例外住在粒線體裡——細胞的能量胞器,它帶著自己微型的基因組,讀取一套略有改動的密碼;例如在人類粒線體中,AGA和AGG讀作終止而非精胺酸,UGA則編碼色胺酸而非終止。少數生物(某些纖毛蟲、一些酵母、一些細菌)也會改派一兩個密碼子。這些偏差微小而罕見,這本身就很說明問題:密碼嵌得如此之深,哪怕只改派一個密碼子,也會一下子打亂數以千計的蛋白質,所以演化幾乎從不敢動它。這些例外不是打破規則,反而印證了規則。

人胰島素是在大腸桿菌的發酵罐裡製造的:人胰島素基因由細菌的核糖體用這套共享密碼讀取,細菌便源源不斷產出貨真價實的人胰島素蛋白。這之所以行得通,正因為密碼基本通用。

共享的密碼讓細菌能讀取人類基因——這是製造胰島素等藥物的基礎。

要說「近乎通用」,而非「通用」。粒線體和少數生物使用改動過的密碼。但這些偏差極小——標準密碼適用於絕大多數生命的絕大多數基因。

又稱
universal genetic codecode universality通用遗传密码通用遺傳密碼