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重叠密码必定会减少氨基酸的可能排列方式,因为如果第一个密码子ATC可以对应某个特定氨基酸,那第二个氨基酸所用的密码子,一定要是TC开头才行,然后第三个一定要是C开头。
当你费力演算完所有的排列组合之后会发现,符合这些规则的三联密码不会太多,因为A旁边一定是T,而T旁边一定是C,以此类推,很多密码子都会因不符合重叠规则而被排除。
那么计算之后还剩下多少种可能的三联密码呢?伽莫夫用魔术师从帽子里变出兔子的口吻说:正好20个!
然而这是第一个被冷酷无情的实验数据否定的聪明点子,之后还有更多被否定的。
所有的重叠密码都会作茧自缚。
首先,根据这种编码方式,某个氨基酸一定要排在另一个氨基酸旁边。
然而生物化学家弗雷德·桑格尔(FredSanger,这位安静的天才获得了两次诺贝尔奖,一次因为蛋白质测序,一次因为DNA测序)那时正好在帮胰岛素测序(破解胰岛素蛋白质的氨基酸排列顺序)。
不久他发现,任何氨基酸都可以排在其他氨基酸旁边,蛋白质的序列没有任何限制。
第二个问题是,根据重叠密码理论,任何点突变(也就是一个字母被换成另一个)都会改变一个以上的氨基酸,但是实验结果指出,点突变往往只会改变一个氨基酸。
显然真正的密码并没有重叠,伽莫夫的重叠密码理论早在我们知道正确答案之前就被推翻了。
基因密码学家已经开始思考我们的大地之母或许就是这么浪费。
克里克接着提出了另一个十分漂亮的理论,很快就被所有人接受了,他本人却对此有些顾虑,因为该理论尚未被实验证实。
克里克结合了许多来自不同分子生物实验室的新发现,特别是沃森在哈佛大学新成立的实验室的结果。
沃森那时候钟情于RNA,它像一小段单链的DNA,既存在于细胞核中,也存在于细胞质中。
更有趣的是,沃森认为RNA是某个小细胞器的一部分(现在称为核糖体),而这个小细胞器似乎是细胞合成蛋白质的场所。
所以沃森认为,DNA长链安静地待在细胞核里不动,而当细胞要生产蛋白质时,其中一小部分序列就可以作为模板,复制出一小段RNA,这一小段RNA则会离开细胞核,与等在外面的核糖体结合。
这段敏捷的RNA很快就被命名为“信使RNA”
或mRNA。
早在1952年,沃森就写信告诉克里克:“DNA合成RNA,RNA合成蛋白质。”
而现在克里克真正感兴趣的问题是,这一小段mRNA的字母序列,如何翻译成蛋白质里面的氨基酸序列。
克里克思考着,他认为mRNA可能需要一系列“适配器”
来帮助完成翻译,每一个适配器都负责携带一个氨基酸。
当然每一个适配器一定也是RNA,而且都带有一段“反密码子”
序列,这样才能和mRNA序列上的密码子配对。
克里克认为,RNA的配对原则和DNA的一模一样,也是C配G,A配T,以此类推。
[3]在当时适配器分子纯属假设,不过几年之后就有研究证明,确实如克里克所预测的,适配器分子由RNA分子组成。
它们现在叫作“转运RNA”
或tRNA。
现在整个工程变得有点像乐高积木,一块块积木接上来又掉下去,一切顺利的话,它们就会这样一个接一个地搭成精彩万分的聚合物。
但是克里克猜错了蛋白质的合成机制。
在这里我要解释得详细一点,因为实际的机制比克里克所想象的更古怪,但是他的构想可能和这套系统的起源有些关联。
克里克认为,mRNA片段悬浮在细胞质里,密码子的部分像母猪**般突出,等着tRNA像小猪吸奶般一个个凑上来,和相对应的密码子结合。
当所有的tRNA都一个接着一个在mRNA上从头排到尾之后,它们所携带的氨基酸就会像小猪尾巴般留在外面,随时可以被连接起来合成一个大的蛋白质分子。
克里克理论的问题是,tRNA会随机出现,然后连接到离它最近的密码子上。
如果它们不是按顺序从第一个密码子的起点开始,在最后一个密码子的终点结束,那tRNA如何知道它现在所带的这个密码子的第一个字母在哪儿,最后一个字母在哪儿?它们要如何读出一段有意义的信息呢?假设一段序列是ATCGTC,正确的顺序是一个tRNA接到ATC上,另一个接到GTC上,这时候该如何阻止一个认识A从半路杀出,接到中间的位置上然后毁了整段信息?克里克的答案十分专制,就是不允许这种情况发生。
如果要正确无误地读出一段信息,那就不能让每种字母组合都有意义。
那么哪些组合必须被剔除?克里克认为所有只含单个字母A、C、U或G所组成的序列都不合格。
比如一连串的AAAAAA就不可能含有任何意义。
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