有一种学说认为:基因中含有能使你洞察遗传密码本身是如何进化的印记,新近的研究对这一学说提出了质疑——
根据25年前曾经讨论而无定论的共同进化学说:任何生物中构成遗传密码的DNA,都含有它自身发展的印记。也就是说,基因持有生命起源的“历史”记录。
普林斯顿大学的斯蒂芬 · 弗里兰特及其同事们重新考查了这一学说,认为这种印记是难以辨认的。他们报告说,遗传密码发展过程的记录变得杂乱无章难以读懂的可能性超过50%。
遗传密码将一种分子语言翻译成另一种分子语言。蛋白质是由小分子——氨基酸——相互连接而成的链,自然界中的氨基酸有20种。各种氨基酸在蛋白质链上排列的序列,是靠DNA双螺旋股上一串不同的分子——核苷酸——而被记录在DNA中的。
核苷酸只有4种,命名为A、C、G、T。制造蛋白质的分子机器把每3个核苷酸读成一组。这提供了足够多的不同排列方式来为20种氨基酸编码。
每3个核苷酸的一个组——如AAC或GCT——称为一个“密码子”。在地球上的几乎每一生物中,一个特定的密码子编码同一种氨基酸,表明这种普遍性的遗传密码来自一个单独的进化源。
共同进化学说认为:过去的遗传密码比现在的简单,因为早期地球上的氨基酸种类可能要比现在少。当最初的生物变得更加复杂时,它们由已经存在的生物制造新的氨基酸。
于是,该学说声称,一种新的氨基酸可能取代了它先前所代表的氨基酸(新的氨基酸由其制成)的一个密码子。
因此,通过检查现时的遗传密码,我们应能勾划出最早的密码如何扩展以包容更多氨基酸的步骤的序列。这就等于绘出了一部基因的进化史,把“生命树”几乎延伸到最早的可辨认的单细胞生物之前。
但密码子与氨基酸之间的关联如果是偶然形成的,这一学说就不能成立了。例如,亮氨酸(其几个密码子之一是CTT)据称是由缬氨酸(密码子为GTT)制成的。该学说认为,其两个密码子之间的一个核苷酸差异表明了它们的进化联系。
但此说能否成立取决于假设缬氨酸由亮氨酸而不是由其他氨基酸制成是否合理。而弗里兰特的研究组认为,共同进化学说的假设在生化上是不合理的。他们声称,该学说也未能考虑到翻译密码的蛋白质制造机器的缺点。
纠正了这些错误认识以后,他们发现,共同进化学说所支持的前后两种氨基酸之间的密码子联系,有62%的可能性是完全由偶然性形成的。
[Nature,2000年12月18日]