了解了蛋白質的合成過程,你可能會提出這樣一個問題:
為什麼遺傳密碼是三聯體密碼呢?提起解讀密碼,人們馬上會想到戰爭時期的間諜活動,諜報人員從雜亂無章的數字或符號中尋找出某種意思。生命的密碼與敵人的情報不一樣,生命的密碼是隱藏於自身的密碼,揭開它的秘密更不是一件容易的事。
自從20世紀50年代末至60年代初,科學家們對遺傳密碼的解讀發生了濃厚的興趣。在密電碼傳遞信息的啟發下,美國物理學家蓋莫夫首先對這個問題進行了挑戰。蓋莫夫既不是生物學家,也不是實驗科學家,他隻能從理論上用簡單的數學演算方法嚐試密碼的解讀。蓋莫夫沒有用核酸的堿基A、T、G、C符號,而是用撲克牌中的梅花、黑桃、方塊和紅桃來代替。他設想,如果每種紙牌與1種氨基酸相對應,那麼隻能產生4種氨基酸,“門不當,戶不對”。氨基酸有20種,堿基隻有4種,不可能一一對應,1個字母(堿基)與1種氨基酸相對應是不可能的。那麼,2個堿基與1種氨基酸對應又如何呢?
4×4=16,隻能產生16種氨基酸,還不夠數。因此,蓋莫夫認為可能是3個堿基決定1種氨基酸。3種堿基組合的方式有43=64,也就是說可以產生64種氨基酸。這又比20種氨基酸的數字大了2倍以上,怎樣解決這個矛盾呢?於是他又假設1種氨基酸可以用幾組堿基密碼來表達,這樣便把氨基酸和堿基組對應了起來,整個假設的數學形式也就很完美了。
但是,這純粹是想當然的數學假說。究竟在生物體內是否是事實呢?難道一個千古之謎就這樣輕易地被一個生物學的“外行”解開了嗎?
1958年,當蓋莫夫的假說幾乎被人們遺忘的時候,克裏克出人意料地提出了生命信息傳遞的“中心法則”,他確認遺傳密碼存在於DNA中,並被轉錄到RNA上,在蛋白質的合成中,RNA上的每3個堿基像密碼子一樣,決定著某種氨基酸,同時又決定著蛋白質的種類。克裏克提出這個法則以後,雖然被公認了,但仍麵臨著一項重大的任務:某種氨基酸的產生,究竟是哪3個堿基的怎樣的排列組合呢?也就是說,構成遺傳密碼的基本內容到底是什麼呢?
在20世紀60年代第一個春天,美國著名科學家尼倫伯格領導的生物化學研究小組,應用人工合成核苷酸鏈進行蛋白質合成實驗首戰告捷。他們首先合成了全由一種尿嘧啶核苷酸組成的RNA鏈,比如UUUUUUU……利用它在試管中合成了全是由苯丙氨酸組成的肽鏈。從而確定了苯丙氨酸的密碼是UUU,終於破譯了第一個遺傳密碼。以後,尼倫伯格和另外一些實驗小組用相似的方法進行著蛋白質合成試驗。如用人工合成的AAAAAA……鏈,在試管中合成的全是由賴氨酸組成的蛋白質;用CCCCCC……合成的全是由脯氨酸組成的蛋白質。這樣便又了解到:AAA是賴氨酸的密碼;CCC是脯氨酸的密碼。然後利用各種核苷酸的搭配,最終找出了64種密碼子對應的氨基酸,編出了一本“密碼字典”。在這個“密碼字典”中,左、上、右三麵的U、C、A、G字母都代表RNA堿基。因為細胞裏合成蛋白質時,是由RNA到DNA那裏轉錄出的副本,所以知道副本就可以推算正本的內容。查“密碼字典”的時候,你先取左邊(第一個堿基)一個字母,再取上麵(第二個堿基)的一個字母,最後取右邊(第三個堿基)的一個字母,合起來就是一個氨基酸,也就是一個“字”。例如CUU代表亮氨酸、CCC代表脯氨酸、CAU代表組氨酸、CGA代表精氨酸……從“密碼字典”中可以看出,除甲硫氨酸和色氨酸外,其他氨基酸都具有兩組以上的對應密碼子。更有趣的是,密碼裏還有句號,沒有對應的氨基酸:用來表示氨基酸連成一個段落,蛋白質合成到此為止。這部“天書”的發現,使生物學家們驚歎不已,生命的密碼竟如此精密無瑕。