地球上的生命一直處在不斷進化之中，但控制這一過程的基因代碼卻始終不變，還是同樣的組成部分，同樣的排列方式，與數(shù)十億年之前別無二致。

　　在歷史上的某個時間點，我們的遺傳機制忽然達到了平臺期，基因代碼從此固定了下來，不會再發(fā)生任何改變。

　　科學家認為，其中的原因可能是DNA翻譯產(chǎn)生蛋白質(zhì)的方式本身存在著某種限制。

　　西班牙的一支基因?qū)W家團隊對轉(zhuǎn)運RNA(tRNA)進行了研究。轉(zhuǎn)運RNA能夠?qū)⒑铣傻鞍踪|(zhì)的“磚塊”運送到“裝配線”上，讓它們以正確的順序連接在一起。

　　弗朗西斯?克里克(Francis Crick)于上世紀60年代破解了基因密碼的內(nèi)在機制，因此贏得了諾貝爾獎。他將該機制稱作“凍結(jié)事故”。這是因為遺傳機制只能使用20種氨基酸(合成蛋白質(zhì)的原料)，而這一數(shù)字已經(jīng)超過30億年沒有增加過了。

　　人類可以在體內(nèi)將這些氨基酸合成蛋白質(zhì)，但我們也需要遺傳機制無法產(chǎn)生的、額外的氨基酸。

　　從理論上來說，基因密碼可以使用63種氨基酸，但在數(shù)十億年前，這一數(shù)字卻遇到了某種障礙，沒能繼續(xù)增長下去。

　　但如果我們能夠利用的氨基酸超過了20種，在合成蛋白質(zhì)的過程中就可能經(jīng)常出現(xiàn)各種各樣的誤差，制造出錯誤的蛋白質(zhì)，最終導致整個生物系統(tǒng)土崩瓦解。

　　每個轉(zhuǎn)運RNA都有兩塊關鍵區(qū)域，這兩塊區(qū)域的不同組合為每個tRNA賦予了獨特的身份。如果氨基酸種類過多的話，在產(chǎn)生新的tRNA時，整個系統(tǒng)肯定會出現(xiàn)混亂。

　　該團隊同時還將目光投向了合成生物學這一新領域，希望能突破大自然的限制，進一步擴大遺傳密碼范圍。

　　“根據(jù)遺傳密碼進行的蛋白質(zhì)合成是生物系統(tǒng)的決定性標志，最重要的就是保證信息的翻譯準確無誤。” 西班牙生物醫(yī)藥研究所的一名基因?qū)W家、本文的主要作者路易斯?里巴斯?德?波普拉納教授(Lluís Ribas de Pouplana)解釋道。

　　每個轉(zhuǎn)運RNA都有兩塊關鍵區(qū)域，其中一端與一種特定的氨基酸相連，另一端則負責識別由三個堿基構(gòu)成的密碼子——但同一種氨基酸可以對應多種密碼子。這兩塊區(qū)域的不同組合為每個tRNA賦予了獨特的身份。

　　該研究團隊表示，遺傳密碼之所以只能利用20種氨基酸，是因為如果氨基酸種類過多的話，在產(chǎn)生新的tRNA時，整個系統(tǒng)肯定會出現(xiàn)混亂。

　　里巴斯教授說道：“我們的研究工作顯示，轉(zhuǎn)運RNA沒有足夠的識別要素，因此這個系統(tǒng)無法識別出63種不同的RNA。由于每種氨基酸都需要對應一種專門的轉(zhuǎn)運RNA，轉(zhuǎn)運RNA數(shù)量的上限也就決定了能利用的氨基酸數(shù)量的上限。這一上限碰巧就是20種，而且已經(jīng)30億年沒有變過了?！?/p>

　　但該團隊同時還將目光投向了合成生物學這一新領域，希望能突破大自然的限制，進一步擴大遺傳密碼范圍。

　　里巴斯教授解釋道：“這一限制不可能自然而然地發(fā)生改變，你可以將它稱作分子多樣性的瓶頸。但我們可以在實驗室中人為地增加細胞使用的氨基酸的數(shù)量。在自然環(huán)境中，添加新的氨基酸需要整個生物系統(tǒng)進行非常大的調(diào)整，我認為我們的研究工作再次證明了這一點。大自然是做不到這樣的事情的。在此次研究之后，如何進行這樣的調(diào)整就是我們面臨的主要問題。”