附录甲
彼此配合才能维持生命
活细胞里的蛋白质和核酸分子(DNA或RNA)如果不能彼此配合,地上的生物就不能生存下去。许多人觉得,由于这些分子的分工合作十分奥妙,他们很难相信活的细胞是碰巧产生的。我们现在简略地看看其中一些细节。
我们仔细察看人的身体,观察微小的细胞,甚至细胞的内部,就会发觉人主要是由蛋白质分子组成的。大部分蛋白质分子都是由氨基酸构成的链状物质组成。这些链状物质折叠或扭曲成各种不同的形状,有的卷成一团,有的就像手风琴的皱褶一样。
某些蛋白质和属于脂类的分子构成细胞膜。有些蛋白质就有分把氧气从肺部输送到人体各部分去。有些蛋白质发挥酶(生物学催化剂)的作用,把食物中的蛋白质分解为氨基酸,让人体可以吸收。蛋白质能够发挥数以千计的功能,上述只是其中一小部分罢了。你可以说蛋白质是维持生命的精良工人;没有蛋白质,生命就不能维持下去。但是,蛋白质如果没有跟DNA保持联系,它本身就不会存在了。但DNA是什么呢?这种东西是什么样子的呢?它怎样跟蛋白质联系起来呢?有些卓越的科学家由于解答了这问题,结果获颁诺贝尔奖金。不过,我们却不用成为生物学家才能明白这些基本事实。
模板分子
细胞主要是由蛋白质构成的,因此人体不断需要新的蛋白质去维持旧的细胞,制造新的细胞,以及促成细胞内的各种化学反应。有关产生蛋白质的指令包含在DNA(脱氧核糖核酸)分子里。为了清楚了解蛋白质是怎样产生的,让我们仔细看看DNA分子。
DNA分子藏在细胞核里,除了包含有关制造蛋白质的指令外,也储存遗传信息,并且把这些信息从一代细胞传到另一代。DNA分子的形状像一条扭曲的绳梯(称为“双螺旋结构”)。DNA绳梯的两股绳子分别由巨量称为核苷酸的较细小分子组成。核苷酸共有四种类型(括号内英语字母为代号):腺嘌呤(A),鸟嘌呤(G),胞嘧啶(C),胸腺嘧啶(T)。这些DNA“字母”中的一对不相同的字母(或者A跟T配对,或者G跟C配对),形成双螺旋结构绳梯的一个横档。绳梯含有数以千计的基因,而基因就是遗传的基本单位。
基因里含有制造一个蛋白质分子所需的信息。基因里的字母次序形成一组像密码般的信息或蓝图,决定要制造什么类型的蛋白质。因此,DNA连同其中的从属单位,是生命的模板分子。如果没有其中像密码般的指令,各种不同的蛋白质就无法存在——这样就不会有生命了。
各种中介分子
可是,既然建造蛋白质分子的蓝图储藏在细胞核里,而制造蛋白质的实际工地却在细胞核外,细胞要借助某种东西才能把像密码般的蓝图从细胞核送到“建筑工地”去。这就是RNA(核糖核酸)分子的工作。在化学属性上,RNA分子跟DNA分子颇相似。要有几种不同类型的RNA,才能协助合成蛋白质。我们仔细观察一下这些极为复杂的过程,看看细胞怎样借助RNA制造人体不可或缺的蛋白质。
过程在细胞核里开始:DNA绳梯的一部分像拉开的拉链般分开。这容许RNA字母跟DNA其中一股绳子所露出的DNA字母连合起来。一种酶沿着RNA字母移动,把它们连合成丝状物。这样,DNA字母就转录成RNA字母,形成基于DNA的字母组合。刚形成的RNA链接着脱落,DNA绳梯于是像拉链般拉上。
经过进一步修正后,这类携带信息的RNA已准备就绪,可以离开细胞核,前往制造蛋白质的工地,在那里进行RNA字母的转译程序。每三个RNA字母组成一个“词”,需要由某种特定的氨基酸去转译。另一种RNA就寻找这种氨基酸,借助酶把它抓住和拉到“建筑工地”去。随着RNA的句子受到转译,一条由氨基酸组成的链就产生了。这条链扭曲折叠成某种独特的形状,形成一种蛋白质。人体内可能有五万多种不同的蛋白质。
蛋白质的折叠过程其实也绝不简单。1996年,世界各地的科学家“利用最佳的电脑程式,设法解答生物学上的一大复杂疑问:由一长串氨基酸组成的单一个蛋白质分子,到底怎样折叠成复杂精细的形状,决定它在生命中所起的作用。……简单来说,结果是电脑失败,蛋白质得胜。……科学家估计,普通大小的蛋白质分子由100个氨基酸组成,如果要凭着尝试每一种可能的构造去解决折叠的疑问,就要花1027(一千个亿亿亿)年才行”。——《纽约时报》。
我们在这里只是概括地描述蛋白质分子的形成过程,但读者已可以从中看出,这个过程实在复杂得令人难以置信。你知道一个包括20个氨基酸的链,在人体内只需多少时间形成吗?大约一秒钟!这种过程在人体细胞里是不断进行的,从头到脚,在全身各处都一样。
这显示什么呢?虽然生命的产生和维持还牵涉到难以胜数的因素,但其中所涉及的分工合作却已令人叹为观止。其实“分工合作”一词根本不足以形容产生蛋白质分子所牵涉的精密相互作用,因为蛋白质需要来自DNA分子的信息,而DNA就需要几种特殊的RNA分子。各种不同的酶也是我们不容忽视的,每种酶都发挥独特而重要的功用。我们的身体每天都制造数以亿万计的新细胞,每一次都涉及复制三种成分——DNA、RNA和蛋白质,我们却从来不用为这件事操心。你不难明白为什么《新科学家》评论说:“三种成分只要缺少一种,生命就会逐渐衰亡。”照此类推,如果有关的各种分子并不齐全,不能一同发挥作用,生命就根本不可能产生了。
如果这三种分子都是在同一时间、同一地点自然产生的,而且配合得天衣无缝,能够合力执行这些奇妙的工作,这样的事情合乎情理吗?
可是,关于地上的生物怎样产生,还有另一个解释。许多人都相信,生命是由一位超世绝俗、具有高度智慧的设计者精心制造的。