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遗传密码的破译45 奥地利物理学家薛定谔不仅在物理方面才华出众，而且在生物学上也有独到建树。1944年，他在《生命是什么？》一书中，用物理概念解释生命现象，用量子力学观点论证基因突变是分子跃进的结果，提出了关于遗传密码的最初设想。他猜想染色体是一种微小而复杂的有机分子，并以遗传密码的形式来决定生物体的遗传性状，就像电报密码，用点与划两种符号，可以编排出各种不同的字母一样。这部著作被称作“唤起生物学革命的小册子”。 美国物理学家伽莫夫当读到沃森和克里克在英国《自然》杂志上发表的DNA双螺旋结构模型后，立即提出一种设想，并于1954年2月在该杂志上发表。他认为DNA的四种碱基可能就是薛定谔所说的点与划，即密码子。它们的不同排列组合表示蛋白质中氨基酸的种类。伽莫夫把双螺旋结构中由于氢键生成而形成的空穴用氨基酸填上，就像钥匙和锁一样。每一个空穴的四角是4个碱基，即四种碱基排列组合形成了遗传密码。1955～1956年，伽莫夫又发表文章，从排列组合计算，1种碱基对应1种氨基酸不够；2种碱基只有16种组合，也不够；4种碱基组成256种又太多；只有三联密码可组成64种较合适。他进一步推论，1种氨基酸可以用几种碱基密码重复表达。但由于伽莫夫的设想没有实验作依据，因而当时并未引起人们的重视。 1959年，克里克提出的“中心法则”有力地支持了伽莫夫的假说。1961年，克里克与布伦纳用实验证明核酸密码的确是由3个核苷酸组成的。这一年的夏天，美国尼伦伯格领导的生物化学小组合成了碱基尿嘧啶（U），然后用3个尿嘧啶合成了苯丙氨酸，这就确定了苯丙氨酸的密码是UUU，这一结果震惊了科学界。 与此同时，美籍西班牙生物学家奥乔亚和他的同事在实验室也进行了一系列相似的译码实验。他们在一年时间里搞清了许多氨基酸的密码子的经验公式，如查明U2A是酪氨酸和异亮氨酸的密码子，U2C是丝氨酸和亮氨酸的密码子，U2G是缬氨酸和半胱氨酸的密码子等。 但是，这些经验公式，只知其密码组成而不知其排列顺序。 1964年，美籍印度生物学家柯拉那做了一个出色实验。他首先合成了一个UG交替的共聚物..UGUGUGUGUG..。然后用它作为合成蛋白质的信使，结果产生了一个半胱氨酸和缬氨酸交替的多肽链..半胱氨酸——缬氨酸——半胱氨酸——缬氨酸..。这样，就确定了UGU只产生半胱氨酸，GUG只产生缬氨酸。 |
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