小袁读书
25-11-25 19:03 微博认证:微博原创视频博主 超话主持人(红楼梦阅读超话) 头条文章作者

第二次革命是种系发生学革命。这是一门关于基因族谱的学问,早在1958年,弗朗西斯·克里克(Francis Crick)就预见了这场革命的开端。克里克的预言,字里行间都带着他特有的从容自信:“生物学家应该意识到,很快我们就会迎来一门全新的学科,名字可能是‘蛋白分类学’,即对生物蛋白质氨基酸序列的研究,以及物种间的比较。这些序列是某种生物表型(phenotype)最细致的信息表达,它们之中可能隐藏着海量的生物演化信息。”他的预言果然成真。现代生物学的研究,很大程度上重心在于解开蛋白质和基因序列中隐藏的信息。我们已经不再直接比较氨基酸序列,而是比较DNA的字母序列(由它们编码蛋白质),因为这样准确度和灵敏度更高。尽管克里克有如此敏锐的预见性,但是他或者其他任何人,当时也完全想象不到,基因序列研究会牵出怎样的生命秘密。
卡尔·乌斯(Carl Woese)是一位历经坎坷的革命者。20世纪60年代,他低调开启了自己的研究工作,十年后才收获成果。当时,乌斯需要选择一个单一的基因来比较不同的物种。很明显,这个基因必须存在于所有物种之中,必须具有同一种功能。对细胞而言,这种功能必须非常基本、极为重要,任何细微改变都会遭到自然选择的惩罚。如果绝大多数变异都会被自然选择淘汰,那么留存下来的必然是基本不变或者说极端缓慢的演化,在漫长的岁月中改变非常小。如果我们要比较不同物种几十亿年间累积下的差异,就必须遵守以上选择标准。如果奏效,我们就能得到一张宏大的生命树图,一直追溯到生命起源。乌斯的计划就是这样志存高远。为了选出满足这些苛刻要求的基因,他开始研究细胞的基本功能,即细胞制造蛋白质的能力。
 
所有细胞都有核糖体。这是一种精巧的纳米机器,蛋白质的组装就是在核糖体上完成的。除了已经成为时代标志的DNA双螺旋,在信息时代的生物学领域,没有什么东西比核糖体更有象征意义了。它的构造还体现了一种人类思维难以测度的矛盾现象:比例。核糖体小到难以想象。细胞已经小到必须用显微镜观察;人类历史上的绝大多数时候,我们对细胞的存在都毫无概念。但核糖体比细胞还要小几个数量级,人类的一个肝细胞中就有1,300万个核糖体。然而在原子维度上看核糖体,它又是非常巨大、极其复杂的超级建筑。由几十个基本部件组成,这些活动零件的运行精度,远超现代的自动化工厂流水线。这毫不夸张:核糖体首先与编码蛋白质的“穿孔带”代码脚本(即信使RNA)结合,然后按照序列逐个字母精确转译成蛋白质。核糖体捕获细胞质中的游离氨基酸作为基本构件,并把它们连成一条长链,顺序由代码脚本决定。核糖体的错误率大约为每10,000个字母出现一次错误,比人类高端制造业的废品率低得多。它们的工作效率大约为每秒钟处理10个氨基酸;由几百个氨基酸组成的蛋白质,一分钟内就能合成完。乌斯最终选择了核糖体的一个亚基,可以说是选了这台精密机器上的一个小零件,把它的编码基因作为比较对象。他比较了从细菌(例如大肠杆菌)到酵母再到人类等不同物种中的这一基因序列。
——尼克•莱恩《复杂生命的起源》绪论为什么生命会是这样?

发布于 山东