众生平等

足迹

大千世界，花鸟鱼虫、飞禽走兽，欣欣向荣；花开花落、进化演化、生老病死。佛祖说，众生平等。那众生是什么？按照现代生物学来说，众生就是一切生命，即所有动植物和微生物。那为什么平等？因为大家都来自一个源头——生命的基础代码。

这代码，就是碱基。

在DNA序列中，指A、T、C、G四种（即腺嘌呤、胸腺嘧啶、胞嘧啶、鸟嘌呤）；在mRNA（称为“信使”，负责把DNA中储存的遗传指令传递给蛋白质合成工厂）序列中，指A、U、C、G四种（尿嘧啶U替代了T）。

它们既是物质（生物学中称为碱基，化学视角下是分子），又是信息的载体。我们今天只讨论科学已证实的层面，至于比碱基分子更微观的原子及量子层面，以后再探讨。

从碱基说起。碱基是核苷酸的组成部分，这里不细说。重要的是，DNA编码区上连续三个碱基构成一个信息存储单元（三联体序列）。到了mRNA转录时，mRNA通过碱基互补配对（A配U，C配G）从DNA的三联体序列中转录遗传信息，形成对应的三个相联碱基一组，称为密码子。比如DNA三联体序列为AAG，转录为mRNA密码子则是UUC。密码子承载着合成氨基酸的信息——例如UUC指令合成苯丙氨酸。4个碱基的排列组合理论上可产生64种密码子，不过由于存在简并性（多种密码子对应同一种氨基酸），比如UUU和UUC都对应苯丙氨酸，GAA和GAG都对应谷氨酸。64种密码子中，除3种不编码氨基酸的终止密码子外，其余61种对应20种氨基酸。蛋白质是由一串氨基酸（比如600个）连接形成的肽链，经折叠后形成的功能分子，其氨基酸序列就来源于mRNA上特定顺序排列的密码子片段。这些密码子的模板来自DNA上的某一段基因，这个过程称为转录，有点像水中的倒影。人类基因组包含约2万个蛋白质编码基因，但由于可变剪接和翻译后修饰，实际功能蛋白质种类远超此数。

可以说，密码子发挥两大关键作用：一是单个密码子决定合成哪种氨基酸；二是一串密码子的排列顺序决定氨基酸的连接顺序，让氨基酸形成肽链，多条肽链再折叠成蛋白质。也就是说，基因凭借密码子的指令信息与排列顺序，决定了氨基酸序列与蛋白质结构。接着，蛋白质参与构建细胞，细胞进一步组装成各个器官，各器官协同运作，支撑起生命体的各项活动——这便是生命的逻辑。

我们以《易经》八卦来比喻。易经的基础单元为爻，分为阳爻和阴爻（“⚊”和“--”），类似代表生命基础代码的4种碱基（A、T、C、G）。三爻一组构成八卦（如乾卦“☰”、坤卦“☷”），两个卦上下组合形成64卦（如屯卦“䷂”、蒙卦“䷃”）；就像4种碱基每3个为一组构成64个密码子。

二者都以有限元素通过排列组合衍生出复杂变化：不同卦象象征万物的状态与趋势，不同密码子则对应精确的生化指令（编码氨基酸）。易有太极，是生两仪，两仪生四象，四象生八卦，八卦定吉凶，吉凶生大业。

人体含有23对（46条）染色体，每条染色体的核心成分是DNA。基因是DNA上具有遗传效应的碱基序列片段，不仅包含能转录为mRNA密码子的编码区（由三联体序列组成），还包括启动子、终止子、内含子等非编码序列（非编码区）。这些非编码序列虽不直接编码蛋白质，但对基因表达至关重要——负责调控基因何时、何地开始表达，既存在于基因内部编码区之间（内含子），也存在于基因之间。人类DNA的编码区仅占碱基总数的1%~2%，而非编码区占绝大多数。

DNA的双螺旋结构和碱基互补配对原则是1953年由美国的沃森和英国的克里克提出的，明确了碱基序列是遗传信息的载体。1954年，美籍俄裔物理学家伽莫夫推测密码子由三联碱基组成，为遗传密码的破译提供了方向。1961-1967年，美国人尼伦伯格、科拉纳等破译了全部64种遗传密码，证实了三联碱基编码氨基酸的机制。20世纪中后期，随着分子生物学发展，明确了基因编码区的功能是为蛋白质合成提供模板，决定氨基酸序列。随着2003年人类基因组计划完成对人类基因组约30亿个碱基的测序，基因组学研究进入了新阶段。

如今，基因检测技术已成熟并广泛应用，但仍有大量蛋白质结构未明确，还有大量非编码区的未知功能待探索。下次我们将聊聊AI技术在蛋白质结构预测和非编码区功能解析上的最新突破，我们可能会觉得生命的一切好像都是代码和数字。