首頁 > 人之異於禽獸幾希?-從基因組看人的演化
:::
人之異於禽獸幾希?-從基因組看人的演化
 
 
我們每個人都擁有一組獨一無二的遺傳資訊,這組遺傳資訊包含了由30多億個遺傳密碼組成約2萬多個遺傳程式。遺傳程式嚴格管控著受精卵如何發育成胚胎,進而長大成人;同時它也決定了我們日常生命運作的許多細節,例如為什麼對海鮮過敏等等。但是這套遺傳資訊與我們的近親—黑猩猩之間為什麼會有差異,進而使我們與黑猩猩不同?包括人在內的許多不同物種的基因組目前都已經定序完成,比較這些遺傳資訊的差異,我們開始有機會一窺人類在演化過程中的因緣際會,它偷偷告訴了我們一些人之所以為人的道理,同時也指出許多現代文明疾病的一些歷史根源。

每個人體質 獨一無二

人類約有兩萬五千個基因、31億個遺傳密碼;而每個人之所以是「獨一無二」的關鍵,就是在這31億個密碼中,約有千分之一的差異,如同每個人的身分證號碼一樣;而這些差異也就是中國人常說的:每個人「體質」的不同。

未來100年間生命科學需要解決的問題,就是找出「什麼樣的身分證號碼決定什麼樣的人類體質」,屆時,每個人在出生時就會有張表,告訴你這一生中所有的疾病風險,並為你規畫好適合的生活型態,並列出可以終身依循的生活準則。

達爾文告訴我們生命的歷史面向,周成功認為,在瞭解生命的歷史面向前,必須先認識生命的物理面向。量子力學之父薛丁格在1943年曾經提出兩個生命科學裡的重要問題:首先是為何最簡單的生命形式都有極端複雜的結構,而複雜的結構如何不至於崩壞?其次是「遺傳資訊如何準確拷貝?」

生命秩序 遵循熱定律

周成功解釋,熱學第二定律告訴我們:有秩序的結構是不穩定的,最終必然會瓦解而趨向最大亂度。而「熵」就是指「亂度」。他以書房的混亂與否為例。一般而言,我們的書房大多時間處於混亂狀態,直到父母下令周末要整理書房時才會整理,但是這種整齊的狀態不會維持太久。

周成功說,這個例子說明了從秩序回復到混亂是「自發性的過程」,但從混亂回到秩序需要努力「作功」,生命也是一樣。細胞膜把細胞內外隔絕,細胞內會有複雜化學反應發生,將熱釋放到外在到環境中,環境受熱增加溫度,混亂程度增加。生命加上環境的亂度仍然是增加的!生命秩序的存在並沒有違反熱學第二定律

DNA 儲存遺傳藍圖

周成功指出,細胞就像一個「能量轉換的化學工廠」,最重要工作是分解來自環境中的食物,以取得維持生命的能量。而這樣複雜的工廠在生命遺傳過程中可以準確組裝,關鍵在於「預先存在一份精確的藍圖」,而這份藍圖就是細胞中儲存遺傳資訊的媒體─DNA。

兩條DNA是透過特定分子A、T、G、C的配對結合,形成雙螺旋結構。ATGC序列就是指揮細胞工廠的藍圖。兩條DNA在複製時會各自作為模版,依照原來模版上的ATGC序列,嚴格遵循「A對T」、「G對C」的規則,去合成另一條新的互補DNA。生命系統使用三位元的遺傳密碼系統運作,也就是ATGC中三個遺傳密碼組成一個單位,依序決定蛋白質上特定的胺基酸排列順序。

但周成功表示,密碼本身只是資訊,不能做事,必須經由適當的翻譯才能被解讀;儲存在DNA分子中的三位元密碼,要執行功能時需要被轉錄到單股的RNA分子上。

「遺傳資訊儲存與運作的基本原理,與電腦一模一樣」,周成功說,電腦硬體本身不會做事,需軟體才行。軟體儲存在硬碟,像ATGC存在於DNA上。使用者若要命令電腦畫圖,會先把繪圖軟體從硬碟中抓出來,放進RAM中,而指揮電腦做事的,是儲存在RAM中的程式,就像要使胺基酸依序結合成蛋白質,需要將 DNA中的ATGC轉錄成RNA上的指令。

生命的本質 食色性也

周成功表示,如果細胞是一個能量轉換的化學工廠,則生命的本質就是「食色性也。」「食」,就是生命運作需要仰賴細胞工廠分解食物,取得能量。而「色」,就是透過個體的分裂與個體間遺傳資訊的交換,來完成生命延續。

地球上所有生命都是使用三位元的遺傳密碼形式,「從細菌到人都是使用同一套」,這表示地球上各種生命形式可能都是來自同一個祖先。而35億年的生命劇場就是一場「從簡而繁的生物演化史」。

周成功表示,要掌握生命演化史,只要弄懂簡單三個關鍵概念即可:首先是「變異」:「每個生命都是獨一無二的;其次是「遺傳」:生命的特徵可以遺傳給下一代;再來是「天擇」:環境可以決定生命繁殖的強弱。這三個觀念形成現代生物演化理論的主要架構。

【2008/10/27/聯合報╱記者李承宇/台北報導】

推薦文章

TOP