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進化?控制遺傳的基因代碼數十億年未變

科學家們認為轉運RNA沒有足夠的識別要素,因此遺傳機制數十億年來再也沒有改變過。轉運RNA能夠將合成蛋白質的“磚塊”運送到“裝配線”上,但品種有限,只能對應20種氨基酸。

地球上的生命一直處在不斷進化之中嗎?

新的科學研究發現,控制這一過程的基因代碼卻始終不變,還是同樣的組成部分,同樣的排列方式,與數十億年之前別無二致。

進化論者解釋說,在歷史上的某個時間點,我們的遺傳機制忽然達到了平台期,基因代碼從此固定了下來,不會再發生任何改變。

科學家認為,其中的原因可能是DNA翻譯產生蛋白質的方式本身存在著某種限制。

西班牙的一支基因學家團隊對轉運RNA(tRNA)進行了研究。轉運RNA能夠將合成蛋白質的“磚塊”運送到“裝配線”上,讓它們以正確的順序連接在一起。

弗朗西斯?克里克(Francis Crick)於上世紀60年代破解了基因密碼的內在機制,因此贏得了諾貝爾獎。他將該機制稱作“凍結事故”。這是因為遺傳機制只能使用20種氨基酸(合成蛋白質的原料),而這一數字已經超過30億年沒有增加過了。

人類可以在體內將這些​​氨基酸合成蛋白質,但我們也需要遺傳機制無法產生的、額外的氨基酸。

從理論上來說,基因密碼可以使用63種氨基酸,但在數十億年前,這一數字卻遇到了某種障礙,沒能繼續增長下去。也就是說人類在這些方面已經進化不了了!

但如果我們能夠利用的氨基酸超過了20種,在合成蛋白質的過程中就可能經常出現各種各樣的誤差,製造出錯誤的蛋白質,最終導致整個生物系統土崩瓦解。

根據遺傳密碼進行的蛋白質合成是生物系統的決定性標誌,最重要的就是保證信息的翻譯準確無誤。” 西班牙生物醫藥研究所的一名基因學家、本文的主要作者路易斯?里巴斯?德?波普拉納教授(Lluís Ribas de Pouplana)解釋道。

每個轉運RNA都有兩塊關鍵區域,其中一端與一種特定的氨基酸相連,另一端則負責識別由三個鹼基構成的密碼子——但同一種氨基酸可以對應多種密碼子。這兩塊區域的不同組合為每個tRNA賦予了獨特的身份。

該研究團隊表示,遺傳密碼之所以只能利用20種氨基酸,是因為如果氨基酸種類過多的話,在產生新的tRNA時,整個系統肯定會出現混亂。

里巴斯教授說道:“我們的研究工作顯示,轉運RNA沒有足夠的識別要素,因此這個系統無法識別出63種不同的RNA。由於每種氨基酸都需要對應一種專門的轉運RNA,轉運RNA數量的上限也就決定了能利用的氨基酸數量的上限。這一上限碰巧就是20種,而且已經30億年沒有變過了。”

但該團隊同時還將目光投向了合成生物學這一新領域,希望能突破大自然的限制,進一步擴大遺傳密碼範圍。

里巴斯教授解釋道:“這一限制不可能自然而然地發生改變,你可以將它稱作分子多樣性的瓶頸。但我們可以在實驗室中人為地增加細胞使用的氨基酸的數量。在自然環境中,添加新的氨基酸需要整個生物系統進行非常大的調整,我認為我們的研究工作再次證明了這一點。大自然是做不到這樣的事情的。在此次研究之後,如何進行這樣的調整就是我們面臨的主要問題。”

看來,科學家們雖然還缺乏解決進化學說難題的智慧,卻從不缺乏擔任造物主的勇氣。

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