三十億年前,誰制定了生命的規則?

李家同

地球上有生命,已經有三十億年之久了。三十億年前,地球上只有細菌之類的非常簡單的生物,到了今天,我們看到好多非常複雜的生物,像人類。但是,這三十億年來,不論是微生物,細菌,玫瑰花,或者大象,都必須服從一些基本的規則,這些規則制定的日期是三十億年前,微生物,細菌,玫瑰花,大象,人類等等都要服從這些規則,沒有一個生物可以例外。

生物有生命,提到生命,大家想到的一定是持續的成長。其實任何一個生命,不僅一定有個開始,也一定有結束的一天,可是,在生命結束以前,生物往往可以繁衍後代,也就是這個緣故,我們可以在原野裡看到各種動物和植物。

繁衍後代,並非易事,因為後代一定要像上一代,否則薰衣草就不再是薰衣草,玫瑰花就不再是玫瑰花,猴子就不再是猴子了。

如何能告訴下一代該是什樣子呢?生物並沒有各行其事,而是全部的生物都使用同一種語言,不論你是微小的細菌,或是體積龐大的大象,都用這種語言。也許我們將這種語言稱之為 DNA 語言。

DNA 語言只有四個字母,這四個字母就是 A、G、C、T,這四個字母是如何寫的?這一點最有趣,我們現在用筆將字寫在紙上,古時候,人類曾經用過刀子將字刻在骨頭上,大自然呢?大自然用的方法是非常特殊的,也可以說是非常高科技的,生物界用四種化合物來代表四個字母,將這些化合物排列以後,就是一篇文章了,當然這篇文章不談別的,只談有關下一代該如何的問題。

這四個化合物是什麼呢?這四個化合物都是化學上所稱的鹹基,這四個鹹基就是 A(adenine),G(guanine),C(cytosine),T(thymine)。舉例來說,以下的一段就有可能是DNA語言的一段:

TTCATTTATCGT

而DNA語言在講什麼呢?DNA語言專門是叫生物如何產生蛋白質,為什麼這一種玫瑰花是黃的,而另一種玫瑰花是紅的呢?為什麼有的人得了癌症,為什麼有的人體格特別強壯?為什麼有的人老是牙齒不太好,這都和蛋白質有關。以人體而言,我們的身體裡面在同一時間之內產生近百萬種的蛋白質,只要缺少其中一兩種,我們身體就不靈光了。

蛋白質又是什麼組成的呢?這就奇妙了。大自然雖然有上百萬種蛋白質,但是無論哪一種蛋白質,它都是由二十種氨基酸(amino acid)所組成,值得我們深思的是:宇宙中只有這二十種氨基酸,這三十億年來,沒有一種生物多用了一種氨基酸,也沒有一種生物少用了某一種氨基酸。

這二十種氨基酸,我們通常用二十個英文字母來代表,這二十個字母是 A,R,D,N,C,E,Q,G,H,I,L,K,M,F,P,S,T,W,Y,V。每一個蛋白質都是一個序列,而這一個序列中每一個字母都屬於以下二十個字母中的一個。舉例而言,以下就可能是某一個蛋白質的一段:

ANCIMS

以上這一段文字代表什麼呢?這代表有一個蛋白質由A這個氨基酸開始,後面跟著的是N,然後再跟著一個氨基酸C等等。

可是大自然只有四個字母,如何能夠表示這二十種氨基酸呢?這就有學問了,大自然用的是「編碼」。比方說,在我們的電腦裡,就用了各種的編碼。又舉例來說,每一個中文字都有一個固定的內碼,這應該是全國通用的,英文字母也是如此。

大自然從A、G、C、T中選三個字來代表一個氨基酸,舉例來說,TTT 代表氨基酸 F,ACT 代表氨基酸 T,GAC 代表氨基酸D,如果我們有一連串的 DNA語言,TTTACTGAC,這就是要我們製造三個氨基酸F,T和D,而且是一連串的。

每一個蛋白質,都對應一個基因,每一個基因都是一連串的 A、G、C、T所組成,要製造這個蛋白質,我們必須解碼,比方說,看到 TTT,我們就要去拿氨基酸F,看到ACT,我們就去拿氨基酸T。

最神奇的是,如何表示基因的結束呢?也是用編碼,大自然將 TAA,TAG和 TGA 來表示基因的結束。細胞一看到 TAA,TAG 或者是 TGA,就知道它不要再去拿氨基酸。

我們曾經說過,TTT 代表氨基酸 T,萬一我們犯了錯,誤寫成 TTC,這會不會釀成大錯?有趣的是:不會的。大自然規定了 TTC 仍然表示氨基酸F,以氨基酸A來說,GCT,GCC,GCA,GCG都代表氨基酸A,萬一你將 GCC 誤植為 GCA,大自然仍然接受你的。在電腦科學裡,這完全符合「錯誤自動改正」的編碼技術。

三十億年來,我們生物都安分守己地遵守這種編碼,我們必須承認,這是科學家無法解釋的,為什麼我們一開始就只用這四個字母呢?為什麼我們只用這種編碼呢?

有人說,生命的起源是完全在混亂中產生的,在三十億年前,有一個閃電,產生了某種鹹基,生命就從此開始了。但是地球這麼大,如果在印度有一個閃電,生命因此產生了,南美洲也會有一個閃電,這個閃電也會產生生命。這兩個生命系統一定會有不同的規則。

可是,地球上只有一個生命系統,只有一種語言,也只有一個編碼。

我在此鼓勵教友們多多研究科學,越懂得科學,會越謙卑,會越敬畏大自然,也會接近天主。至少這是我的經驗。