遗传密码4变8,生物教科书要改写了?

作者:单少杰来源:蝌蚪五线谱发布时间:2019-03-19

生物狗们瑟瑟发抖ing……

ATGC是什么?如果你是理科生,这四个字母你一定不陌生。作为生命的指导手册,腺嘌呤Adenine、胸腺嘧啶Thymine、鸟嘌呤Guanine和胞嘧啶Cytosine这四种脱氧核糖核苷酸几乎称霸了生物教材的半壁江山。

按照从初中生物课本到《Nature》《Science》等顶级科学刊物的一贯说法,组成生命指导手册的脱氧核糖核苷酸有且只有ATGC这四种,而且它们的结构、连接方式在任何生物体内都是一样的。不过,最近一篇发表在《Science》上的论文说,这套生命密码不再是4个了,而是足足多了一倍,变成8个了!这是怎么回事?生物课本要大改了么?

震惊

生物狗们陷入了瑟瑟发抖中……

嗯……别担心,目前你的生物课本还不会出现大的变化,因为这多出来的四个密码只是生物学家们一次探索性的尝试

这个尝试是由美国一名叫Steven A. Benner的科学家带领团队捣腾出来的。在实验中,他们成功设计出了四种新的分子,简称Z、P、S、B。

新密码

上面就是这四种新密码和ATGC这四种老密码的长相对比,左边是DNA的密码,右边是RNA的密码。图名里hachimoji是由hachi(日语8的意思)和moji(符号的意思)两个单词组成的。(图片来源:《Science》)

这四种分子从结构上看似乎很简单,神奇之处在于它们跟现在的ATGC四种脱氧核糖核苷酸分子一样,也能两两配对(Z配P,S配B),并且能跟ATGC结合,组成正常的双螺旋结构。

双螺旋

八种分子组成的双螺旋DNA,绿色的是G,红色的是A,暗蓝色的是C,黄色的是T,青色的是B,粉色的是S,紫色的是P,橙色的是Z。(图片来源:环球科学)

简单的说,如果ATGC是所有科学家都已熟悉的四种积木块,现在呢,这些科学家又创造了能跟它们兼容的四个新的积木块。

看到这儿,你是不是依旧不明白这个实验牛在哪儿,凭什么能刊登在《Science》这样的顶级刊物上?请你想一个问题:地球上有数不清的有机物,为什么只有ATGC这四种化合物成功地成为了生命的密码物质,它们真的是无可取代的么?接下来,我们将视野投向苍茫的宇宙,如果宇宙里真的还有别的智慧生命,它们的遗传密码是不是也一定是ATGC组合呢?现在,我们有了一个答案:不一定。这让寻找外星生命的科学家不得不拓宽他们要寻找的目标物质,说不定一些被他们忽视的物质正是外星生物的遗传密码。

假如你觉得外星生物离你有点儿远,那么你可以再看看你家的药箱子,有没有一些药的主要成分是各种多肽、蛋白质?这些蛋白质来自哪儿呢?很多就来自一些生物体。而生物又是怎么合成这些不同的多肽、蛋白质的呢?就是以ATGC组成的密码本为依据的。现在,ATGC的密码本翻了一倍,能合成的多肽、蛋白质的数量自然也就翻了成百上千倍,大大扩充了新药品、新材料的来源。

而且,科学家们还非常乐观地预测,未来这个密码本应该还会再扩大。其实早在2012年,美国斯克利普斯研究所的合成生物学家Floyd E. Romesberg就创造出了一对新的生命密码,为之起名5SICS-NaM,只不过当时这个研究成果没有引起特别大的轰动。而Steven A. Benner也是受到Floyd E. Romesberg的影响才有了现在的新密码。在未来,说不定还会有更多的科学家能创造出更多的密码。

当然了,面对这种堪称划时代的研究,你肯定会担心,它会不会影响我们普通人、普通生物的DNA?会不会把我们也变成变异人?

这一点你暂时不用担心,因为DNA虽然被誉为生命的指导手册、密码本,但没有RNA、没有各种酶,它也是无法影响其他生物的。虽然科学家创造出了新的遗传密码,但目前自然界中并没有RNA和酶能适配这些新的遗传密码,它们只能安静地呆在实验室中,掀不起任何波浪。

可预见的是,也许很快科学家们就能开发出相应的方法让这些新的密码发挥作用,到那个时候,它会是天使还是魔鬼,真的需要我们小心应对了。不过至少现在,你和你的生物书都还是安全的!

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