翻译与遗传密码
密码的近乎通用性及其例外(universality and exceptions)
这是生物学最令人惊叹的事实之一:几乎每一种生命都使用同一本字典。无论你是在你肠道里的细菌、一棵红杉、一只蘑菇还是一个人类心脏细胞里读取,密码子GUG都表示缬氨酸。地球上的生命共用一套遗传密码。这套共享的密码,是一切生物都源自单一共同祖先的有力证据。
通用性还极为实用。正因为密码共享,你可以取出一个人类基因,拼接进细菌或酵母,它们便会用自己的核糖体来读取它,忠实地造出那个人类蛋白质。治疗糖尿病的胰岛素、凝血因子,以及许多疫苗,如今正是这样制造出来的——这正是基因工程的根基。倘若每个物种都各用一套私有的密码,这一切都将无从谈起。
但诚实要求加上“近乎”二字。这套密码并非完美通用。最明显的例外住在线粒体里——细胞的能量细胞器,它带着自己微型的基因组,读取一套略有改动的密码;例如在人类线粒体中,AGA和AGG读作终止而非精氨酸,UGA则编码色氨酸而非终止。少数生物(某些纤毛虫、一些酵母、一些细菌)也会改派一两个密码子。这些偏差微小而罕见,这本身就很说明问题:密码嵌得如此之深,哪怕只改派一个密码子,也会一下子打乱数以千计的蛋白质,所以演化几乎从不敢动它。这些例外不是打破规则,反而印证了规则。
人胰岛素是在大肠杆菌的发酵罐里制造的:人胰岛素基因由细菌的核糖体用这套共享密码读取,细菌便源源不断产出货真价实的人胰岛素蛋白。这之所以行得通,正因为密码基本通用。
共享的密码让细菌能读取人类基因——这是制造胰岛素等药物的基础。
要说“近乎通用”,而非“通用”。线粒体和少数生物使用改动过的密码。但这些偏差极小——标准密码适用于绝大多数生命的绝大多数基因。
又称
另见