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工作。他研究攜氧血紅蛋白分子的基本結構,選擇這種分子是因為它在血液中含量豐富而且易於淨化,另外很重要的一點是所有哺乳動物的血液中都含有血紅蛋白。
蛋白質由線形排列的氨基酸組成,小分子結構以獨特的方式相結合形成蛋白質。有趣的是,儘管蛋白質在活動時外形像巴洛克建築一樣扭曲複雜,幾個不同型別的蛋白質相互依附形成一個複雜的結構,但實際上它們很“單純”,活動蛋白質的結構和功能完全取決於氨基酸的線性結合。組成蛋白質的氨基酸有20個,如賴氨酸、色氨酸等。
朱克坎德注意到,在這些氨基酸的排列中,有一種現象非常有趣。他當時正在破譯不同動物的血紅蛋白,他發現這些蛋白質之間十分相似,一行中常常有10、12甚至30個同樣排列的氨基酸。更令人驚奇的是,科屬聯絡越密切的動物,它們蛋白質的結構就越相似。人類和大猩猩的血紅蛋白,在氨基酸排列上僅有兩處不同,而人類和馬的不同達15處。對這種現象,朱克坎德和鮑林這樣推斷:分子結構提供了“分子鐘”,透過氨基酸排列順序的變化,它記載著從生命起源那一刻起,那些業已消逝的時間。1965年,在他們發表的一篇論文中,他們形象地將分子稱為“記載進化歷史的檔案”。事實上,我們每個人的基因都堪稱一部歷史書,這些寫在分子結構內的“語言”,向我們講述著人類進化的過程,把我們帶回生命開始的地方。分子就像我們的祖先留在我們基因組內的“時間艙”,我們所要做的,是學會如何使用它們。
當然,朱克坎德和鮑林意識到了,蛋白質不是遺傳變異的最佳“發言人”,這個光榮是屬於DNA的。如果DNA的作用是轉譯蛋白質(事實正是如此),那麼無疑它最具研究價值。問題是研究DNA極其困難,得到一個排列順序需要漫長的時間。到了20世紀70年代中期,沃爾特·吉爾伯特和弗雷德·桑格發明了快速獲取DNA順序的方法,並因此分享了1977年的諾貝爾化學獎。正是他們的研究成果,引發了一直持續到今天的生物學革命。2000年,人類基因圖譜草圖的完成,標誌著這場革命達到了頂峰。DNA研究完全改變了生物學的固有觀念,我們可以想象,它對人類學產生的影響有多麼深遠。
擁擠的花園(1)
到了20世紀80年代,應用分子生物學的新方法,我們對自身有了新的瞭解,這是一個關於人群的多樣性的理論。它透過分子排列順序來推測進化的時間,探求基因如何回答那個古老的問題——我們從哪裡來。現在,這個領域需要的,是一個“膽大妄為”的新思路,也許再加上一點好運氣。20世紀80年代早期,在加利福尼亞的舊金山海灣,這兩點全部變成了現實。
加利福尼亞大學伯克利分校的艾倫·威爾遜是澳大利亞生化學家,他應用分子生物學研究人類進化。當時,分子生物學已經成為生物學的一個新分支,以研究DNA和蛋白質為主。使用朱克坎德和鮑林的方法,他帶領他的學生們用分子技術推測人類何時與猿類分離,他們還研究在適應環境的蛋白質產生的過程中,自然選擇發揮了什麼樣的作用。威爾遜是一個具有創新精神的思想家,而分子生物技術的研究成果,為他的思想提供了更廣闊的世界。
在研究DNA序列時,分子生物學家們所面臨的一個問題,是資訊自我複製的功能。在我們的每一個細胞中,在基因組中,轉譯蛋白質的DNA,還有大多數目前我們尚不知其功能的DNA,它們全部具有兩個“版本”。DNA存在於整齊、線狀的我們稱之為染色體的組織中,染色體有23對,它們存在於細胞核內。基因組的一個主要的奇異功能是“區室化”,就像計算機建立資料夾一樣,一個資料夾中包含一個資料夾再包含一個。人類的基因組中約有30億個核苷,我們需要找