只有一页篇幅的论文

把改变基因排列次序的方法用来大量生产各种有用的物质,目前已经成为可能了。……利用遗传工程的“超级老鼠”也已经出世了……。

遗传工程的问世,真是有些突如其来,因而站在另一角度,对与基因操作纠缠不清的所谓生物公害biohazard)问题和涉及伦理方面的论争,人们正在喋喋不休,可能,今后还要持续下去。

对于当代围绕生命问题的那些皇皇巨著来说如果寻根溯源,恐怕它们再也比不上1953年4月25日由英国科学杂志nature所发表的全文仅长一页的那篇论文了吧。

我们准备提出脱氧核糖核酸(DNA)的结构”为开场白的这篇论文的作者是一起在英国剑桥大学进行共同研究的J · D · 华生和F · H · 克里克。他们俩的这篇论文,主要在X射线衍射分析数据的基础上提出了DNA是由两条螺旋状的链所构成,它的内侧是碱基配对的所谓“双螺旋模板”。论文说,碱基是腺嘌呤(A)- 胸腺嘧啶(T)和鸟嘌呤(G)- 胞嘧啶(C)构成的专一性的配对,配对的一方,任何时候都决定着各自的对方,如果一方的链定了,那么对方的碱基排列次序也就自动地决定了。他们已经洞察了DNA双螺旋结构的生物学意义。在1953年里,华生与克里克完成并发表了关于遗传信息从DNA向蛋白质传递的学说的论文。

遗传法则是孟达尔于十九世纪所已阐明了的。亚培里等通过形质转换的实验明确了遗传物质的真相,它就是DNA。所谓对DNA双螺旋结构生物学意义的洞察也就是碱基通过一定的规则,排列配对,以传递遗传的性质。因此,华生与克里克把遗传在生物学上的性质同DNA的分子结构结合起来了。

在细胞内构成各种各样的结构,使催化生物化学反应的酶的作用得以达成的是蛋白质。换句话说,构成什么样的蛋白质就决定了什么样的生物,DNA的“信息”“翻译”为蛋白质这一“中心法则”必然要从DNA的双螺旋结构导出的。

互不重迭的单一的思想

分子生物学并不是在分子水平上对生命的理解”这种说法可以说是初听起来似非而实是的说法。1981年日本翻译出版了美国科学杂志作家H · F · 贾德逊的《分子生物学的黎明》一书,认为分子生物学是阐明遗传的信息流的。并在全书中贯穿着这种旨趣,就是说,并不是各自现象的生物化学等的堆垒重迭,而是集中作为一个“中心法则”,根本只是一种单一的思想。

居住在澳大利亚的分子生物学与发生学的学者柴谷笃弘所著《对我来说,科学是什么?》—书,发表了早期分子生物学所表现的“分子生物学特殊论”的见解,并使用了“生命译解学”这个名词。

遗传信息在分子中怎样保存并复制的呢?遗传信息是怎样译出的呢?蛋白质的构形是怎样翻译的呢?这么一连串有关生命本质的问题有待解释清楚,把这样的问题作为目标,大概是分子生物学的思想了吧。但是这样的思想对发现碱基配对规则的生物化学家沙尔加夫来说,是不称意的。

是思想部分萌芽吧,那就是DNA的遗传信息翻译为蛋白质的过程和DNA的复制机制等在六十年代前期几乎都解释清楚的了。适当的实验手段使“思想”通过实验得到证明。

生物体内高分子的操作技术在双螺旋体模板创立之前就向生物化学领域推进了,它们是服从于分子生物学所示的指针,并为解决问题之用的。要在分子水平上进行实验,首先必须选择对象,其次分解构成对象的组分。为了分解物质,必须发挥比色计测和离心分离等技术的重要作用。

DNA遗传信息翻译为蛋白质的过程突然中止时,必须针对目标跟踪,最有效的是同位素的应用。尽管化学性能相同,但由于原子量不同和射线放射等原因,还是能够区别的。

研究立体结构,X射线衍射起决定作用的良好成果有所裨益,其他像电子显微镜和免疫学等方面的研究,同样都很重要。

令人不能遗忘的是分子生物学家取得如此巨大的成果是有关大肠杆菌和噬菌体等方面的研究所起的作用。因为它们作为生物来说,是最单纯的也是最容易分解的。的确,遗传密码(转录DNA的遗传信息。信使核糖核酸的三组碱基排列指定蛋白质的一种氨基酸)除了极小一部分外,在生物界是通用的,可是到了七十年代后期,发现高等动物的脱氧核糖核酸不能翻译为蛋白质的还是大量存在着。这说明,对高等生物来说,一般的普通办法是不足以使其就范的。“中心法则”还没有失其作用,在细菌和噬菌体中所看不见的现象,在高等生物体中还是很多的。

新的基本原理必要吗?

目前,高等生物由于分子生物学的精心配合,正在取得不少成果,但是这方面的不解之谜也还是不少的。譬如对细菌和噬菌体还没有彻底了解清楚。正像这次意见征询书(见下期《分子生物学民意测验》)中所说的那样,高等生物的发生和思考等机制是下一步的目标,它们在分子水平上的结构几乎全不了解。大概像分子生物学创立之时那样,这方面新的思想恐怕要在基本原理决定之后才能产生吧。

[科学朝日(日),1983年4月号]