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作为一个研究了二十多年基因的人,不得不说:基因真的很了不起。
虽然问起我关于基因的知识,无论在哪个层面上我都能说出一二,但如果让我用一个整体观描述研究基因之后的感受,经过深思熟虑,就五个字:
我一无所知。
这不是谦虚,而是惶恐。
在这么多年的科普过程中,第一个被问到的问题,大概率就是:“什么是基因?”我一般会用中学生物的范畴告知“一段有功能的 DNA 序列”。但倘若追问一句,什么叫作“有功能”,我可能就会被问得汗毛竖起、一身冷汗。
且不说有功能的或可能是 RNA 而非 DNA 序列,也暂不论绝大多数工作都不是由一段而是多段序列共同配合完成的……单说什么叫“有功能”,就足以让我脑袋炸裂:编码算功能,非编码就不算功能?名词动词算功能,助词叹词就不算功能?在越想越复杂之后,大抵我只能用先贤形而上的名言来掩盖自己的无知——
佛陀言:“起功用”;老子说:“非常道”。
其形而上的内涵,大抵相当于在生命科学领域说基因“有功能”,而这个功能是很了不起的。
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所谓的“了不起”,首先表现在它的名称上。
1909 年,“基因(gene)”由丹麦遗传学家约翰逊提出,其印欧语(PIE)词根“*gene”本意即为“产生、出生”的意思,传入希腊语和拉丁语中,“gen-”这一词根及其变种则有了“出身、天性、血统、种族、种类”的意思,故对生命来讲,生而具之的即是“基因”。
接下来的“了不起”,当然就是它的中文翻译。
基因基因,生命“基本的因素”,这恐怕是“西学东渐”翻译中最符合信、达、雅的一个词。值得一提的是,我们经过大量的史料考证,gene 一词作为遗传学词语引入中文,应是在 1923 年。
彼时,冯肇传将之译为“因子”,陈桢将之译为“因基”。到了 1930 年,潘光旦首次将其翻译成“基因”,并经过谈家桢、卢惠霖等一众大咖的推广,终将其固定为“基因”——同“音”共“意”,可谓妙哉。
再接下来的“了不起”,表现在它的神秘感上。
1859 年,达尔文已经知道了物竞天择,但还远远不知道其物质上的实证;
1865 年,孟德尔已经发现了遗传变异,但还远远不知道其还原论的演绎;1871 年,米歇尔已经提纯出核酸,但还远远不知道这就是遗传物质的本体;
1911 年,摩尔根已经提出了染色体遗传理论,但此时还不知道遗传物质究竟是核酸还是蛋白质;直到 1944 年,艾弗里通过肺炎双球菌实验一锤定音,终于确证了遗传物质是 DNA,而基因则藏于其内。
再再接下来的“了不起”,表现在它的物理结构上。
1944 年,薛定谔已开始从物理的角度思考“生命是什么”,尝试从核酸中找到“第五种力”,并大胆推测其应该是一种“非周期晶体”;1952 年,鲍林已经抢先提出了 DNA “三螺旋结构”,然而发表后旋即被证明是错误的;直到 1953年4月25日,当沃森和克里克发表了题为《核酸的分子结构:脱氧核糖核酸之构造》这篇伟大而精悍的论文后,这个复杂生命设计中最精妙的呈现才得以通晓于世。
再再再接下来的“了不起”,表现在它对科技产业的推动上。
双螺旋结构的发现,使得人类对生命密码的了解成为可能。
1958 年,克里克提出了中心法则,理顺了从 DNA 到 RNA 再到蛋白质的关系;
1970 年,吴瑞发明了引物延伸并将其应用于 DNA 测序,启发了桑格后续的测序技术;
1975 年,桑格发明了第一个被广泛应用的 DNA 测序方法——双脱氧终止法,人类基因组解密在技术上有了坚实的依托;
1990 年,人类基因组计划(HGP)启动,在之后的十几年中,华大代表中国完成其中 1% ;
2022 年,“时空组学技术”首次通过测序实现了细胞内的基因表达定位,中国测序技术实现领先世界。
再再再再接下来的“了不起”,表现在它的普适性上。
通过大量生命密码的解密,我们知道万命互联的根本。正如诺贝尔奖获得者、法国科学家雅克·莫诺所说,“大肠杆菌如此,大象也是如此,人类本身更加如此”。
人类和果蝇共享了 39% 的基因,和小鼠共享了 80% 的基因,和猩猩的基因相似度甚至超过了 98%,人类所携带的微生物总数量超过人类细胞的 3~10 倍,即使是最简单的病毒也依然可以无碍穿梭在生物圈……正如我们熟悉的乐高积木,无论成品多复杂,其基本组件并无二致。
再再再再再接下来的“了不起”,表现在它的信息密度上。
思考一下,仅仅 6 个皮克(1 皮克 =1×10-12克)的遗传信息就足以让一个受精卵发育成一个人或者一只蓝鲸,其细胞量扩张了百万亿甚至千万亿倍;而 1 克 DNA 所携带的信息量可高达 EB 级,相比于今天的硬盘存储高了 10 亿倍,仅需十数公斤 DNA 即可存储人类有史以来的全部数据,这是赤裸裸的有机碳对无机硅的碾压,也是自然造物神奇的核心体现。
而其中最了不起的,则表现在其涌现能力上。
基因一路走来,从无细胞到有细胞,从单细胞到多细胞,从简单到复杂,从低等到高等,从无性到有性,从水生到陆生,从无意识到有神经,一直到诞生出具备“算计”的高级智能……其中最最了不起之处表现在,其本私的物性上竟然诞生了无私的人性,为“万物的灵长”找回了些许面子。
基因的了不起,我说不完,这并非篇幅问题,即使篇幅无限,我依然说不完。
正所谓“已知圈越大,未知圈更大”。生命科学中唯一不例外的就是例外,生命在任何情境中都能找到看似不可能的出口,所以虽然我对人类的自大向来嗤之以鼻,但又对人类穿越星际充满信心……而让这一切看似矛盾却又有奇迹发生的底层本质,就是这两个字的力量:
基因。
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