中心法则是最优的遗传信息流动方式吗？ 第1页

不是。

题目谈论的“中心法则”是分子生物学的中心法则，内容为“遗传信息可以从核酸传递到核酸或从核酸传递到蛋白质，不能从蛋白质传递到蛋白质或从蛋白质传递到核酸”。这是克里克对“当时观测到的地球碳基生物的遗传信息流动方式”的阐述。克里克称它为“教条”：没有合理证据，但让人相信。

“符合中心法则的遗传信息流动方式”要谈是否“最优”的话，必须有中心法则未描述的传递方式，尤其是从蛋白质到蛋白质、从蛋白质到核酸，但后两者会证伪“中心法则”。

你明白这是什么情况吗？

• 中心法则描述的那种传递方式是地球上的前生命化学塑造的。你可以说那是广义的演化。
• 如果事实上有违反中心法则的遗传信息传递方式，“中心法则”必须修改自己来适应事实。
• 如果那修改大到推翻了它本身，中心法则将不复存在。

事实上有中心法则描述范围外的遗传信息传递方式，例如从计算机编写的、自然界不存在的遗传信息数据到核酸合成机器到人工合成的有功能的核酸。要比短序列合成的速度和保真度之类的话，现有的核酸合成机器可以轻易战胜地球上的一切生命体。长序列又不是保存遗传信息所必需的。

过去几十年间发现的中心法则之外的事实，可以作为对“中心法则”的补充。

蛋白质自我复制：

• 2018 年，苏黎世联邦理工学院的研究人员实验证明，短链淀粉样蛋白结构可以指导氨基酸去构建更多的淀粉样蛋白^[1]。该团队设计了一系列肽序列来代替 DNA 引物链，将它们与氨基酸和一些起辅助作用的化学物质混合起来。比较这些混合物与没有此种引物的对照组，可以明确证实短肽作为引物的功能。

蛋白质指导 DNA 合成：

• Rev1 DNA 聚合酶可以以自身为模板在复制链上加一个胞嘧啶，不管有没有鸟嘌呤。Rev1/Polζ 复合物通过直接参与 DSB 修复和 TLS 通路来保持基因组稳定。这其实就是科幻小说谈了几十年的“纳米机器人修复受损 DNA”，只不过可控性远低于预期。这是第一次发现蛋白质可以作为合成 DNA 的模板。
• 具有线性 DNA 的细菌和病毒频繁使用蛋白质引物来解决核酸末端复制不全的问题。

蛋白质自我制造：

• 蛋白质可以自然形成并在计算机模拟中自组织成链^[2]。2014 年，美国雪城大学和加利福尼亚大学的研究人员发现，自然形成的肽类可以通过自组装产生催化剂^[3]。他们的论文描述了如何设计了七种肽类，让这些肽类分子自组装成淀粉样蛋白进而催化酯类水解。这适合的环境类似远古地球。

在远古地球上，蛋白质和 RNA 可能在“存在大量氨基酸与核酸分子的溶液中”各自进行过自我制造、自我复制，但在组合起来后演化至当前状态。

容易搞错的东西：

朊毒体进行的不是自我制造，而是改变同类蛋白质的折叠方式来变成和自己一样的模式。自然界有大量并无致病力的蛋白质可以表现出类似行为，人体内也有。

参考

1. ^ https://doi.org/10.1038/s41467-017-02742-3
2. ^ https://www.pnas.org/content/114/36/E7460.full
3. ^ https://doi.org/10.1038/nchem.1894