本
文
摘
要
推荐《生物于非生物之间》。
说实话，推荐这本书，还有点莫名地舍不得，有种我喜欢的小众乐队可能要火了的惆怅；但另一方面，这是我读过最好的科普书之一，在此之前，我从没有想过，我会用「充满诗意」来形容一本面向大众的科普书。
这本书的作者是日本生物学家福冈伸一教授。他目前在一所著名的私立大学青山学院大学任教，在此之前他一直在京都大学读书。他博士毕业后去哈佛大学做了博士后。书中，他偶尔也穿插了一些在美国做研究时的感受，以及与科研生活相关的段子，时常妙语连珠，让人会心一笑。
福冈教授在哈佛做博士后的时候，做的研究与基因相关，准确一点说，他用转基因老鼠研究身体里的细胞是怎么工作的。
如今我们经常提到转基因，那基因到底是什么呢？
基因其实就是指遗传信息。通常，遗传信息的载体就是 DNA ，所以当我们在说基因的时候，就是指一节具有功能性的 DNA 序列。而 gene 这个单词来自于希腊语，意思是「生命」。
如果说「生命是什么」这个问题，非要用一个词概括，那这个词就是「基因」了。
然而，基因是什么样的呢？
如果把 DNA 看成一条长长的珍珠项链，把 DNA 放在强酸中加热，项链会断开，珍珠也会散落开来。DNA 这串项链上的珍珠，其实只有四种，我们可以用四个字母 ACGT 来命名。ACGT 是 DNA 的组成单位，用化学术语来说，它们都是核苷酸。
试想，如果我们的生命蓝图就在这串「珍珠项链」里，那么，如此简单的四个字母是如何表达复杂的生命信息的呢？毕竟，连英语都有 26 个字母啊。
回答这个问题，我们就不得不将 DNA 和另一个东西作比较，蛋白质。
健身的朋友应该很熟悉「蛋白质」这个词，因为健身后会补充富含蛋白的食物。其实蛋白质无处不在，因为蛋白质是生命活动的执行者，负责维持与控制生命活动的运转。没有蛋白质，生命也无从谈起了。
换句话说，DNA 搬运的是信息，而实际发挥作用的是蛋白质。
蛋白质也有和 DNA 很相似的结构。蛋白质是纽带状的高分子化合物，它的纽带上也串着很多珠子，这些珠子就是氨基酸。组成蛋白质纽带的氨基酸共有 20 种，数量快和英文字母 26 个差不多了，所以它能组合成复杂多样的「语句」，使得这些语句——也就是蛋白质——有着不同的结构和功能。
说到氨基酸，正是因为动物体内无法合成所需要的所有的氨基酸，所以我们才必须得吃富有蛋白质的食物，从而获得氨基酸。
那 4 个字母的 DNA 是如何承载 20 个字母蛋白质的设计图的呢？
答案很简单，DNA 的字母和蛋白质字母不是一一对应的关系，而是 3 个 DNA 字母对应 1 个蛋白质字母，也就是 4 乘以 4 乘以 4 ，共 64 种 DNA 字母组合，对付 20 种蛋白质字母绰绰有余。
现在我们知道 DNA 是由 4 个字母组成，这是 DNA 的第一个特征。
DNA 的第二个特征是，无论是动物、植物还是微生物、无论截取 DNA 的哪个部分，这四个字母的含量一定相等。
这个特征非常简单，但困扰了科学家们很多年。为什么呢？打个比方，遗传信息就好比是写文章一样，要描述一个生物的所有功能。而 DNA 就是这个文章。在字母种类只有 4 个，同时还要保证所有字母都一样多的前提条件下，想要表达清楚意思，绝非易事。
几乎所有科学家都想解决这个问题，不仅仅是因为只要解决了它诺贝尔奖就是囊中之物了，更重要的是，它是帮助人类控制编辑遗传信息的大门。
重赏之下必有勇夫，而且这些勇夫大多还是当时世界上最聪明的一帮人。光是这前赴后继探索的过程，其中勾心斗角、遗憾不甘，就可以写好多本传记。这件事儿的结局也非常戏剧性，1953 年，两位年轻的科学家用一个极简单的实验、一篇很短的论文，解决了这个问题。听到这里，你大概已经知道答案了。这篇论文的结论是， DNA 并非单一的链条，而是成对出现的字符串，而且呈现双螺旋结构。
记录蛋白质的信息，只需要一条 DNA，但它不是孤零零的，而是和一个与它相对的链条抱在一起，漂浮在细胞核里。而且， A 对着 T ，C 对着 G 。它们能够这样成对出现，是因为它们的结构在化学层面，一凸一凹，就像是两块拼图，刚好抱紧契合。这就是 DNA 双链。
发现双螺旋结构的科学家沃森和克里克，在他们那篇里程碑式的论文里，轻描淡写地说：「这个道理很简单，一般人都能想到，因为在自然界，重要的东西永远是成对出现的。」
这里要多说两句。这个结构最妙的地方还不是「螺旋结构」，而在于「成对出现」。为什么呢？
因为「成对出现能够保证信息的稳定性」。DNA 双链是互补关系，只要确定了其中一条链上的内容，另一条自然也就确定了，而且不可能存在任何误差。即便一条链被损坏，只要以另一条作为模板，也能修复如初。
DNA 双链的这个设定，除了能够修复损伤，还让 DNA 能够很稳定地被复制、被读取。我们把双螺旋的两根链分开，每一根都可以作为模板，这样就可以得到两条双螺旋 DNA 。我们的生命都始于细胞分裂，在母细胞分裂成两个子细胞时，只要各分配一组 DNA 过去，生命就得到了传承。这就是生命的自我复制系统。
这一套系统，早在 38 亿年前，第一个生命出现在地球上时，就建立好了。结构体现功能。DNA 用一个简单的双螺旋结构保证了生命自我复制系统运行稳定顺畅。
让我们回到之前的问题，生命是什么呢？
至此，我们可以给予生命一个定义，「生命是一套自我复制系统」。
