遗传密码的建立及其进化

2.遗传密码的建立及其进化

组成生命的有机分子体系只有具备了获得贮存信息的能力，即蛋白质与核酸形成密码关系时，才可能进化并最终产生生命，故在化学进化和生命进化间有根联系纽带——遗传密码的起源。早期提出了两种对立的理论：克里克提出的偶然冻结理论认为，氨基酸与核苷酸之间的相互作用完全是随机的，它们的密码关系也是偶然的；沃斯提出的直接相互作用理论则认为，氨基酸与核苷酸之间的密码关系起源于它们之间的相互作用。基于亲水性、疏水性等特点，通过对分配系数、核磁共振等的研究表明，氨基酸与反密码子的直接相互作用在遗传密码起源中具有重要作用。

1989年萨克侯得勒斯根据氨基酸的氢原子数目并结合相应的密码子碱基组成进行分类，发现通过碱基互补和氨基酸的电化学与空间特性，氨基酸和碱基可形成晶格状结构的复合物。约翰逊·杨等认为，数字是宇宙中通用的语言。他将密码子进行数字化处理，发现密码子之间数学性的碱基类型和氨基酸意义关联，并试图据此阐述密码子的起源。英国一位微生物学家预示，与特定氨基酸的碱基排列顺序相关的遗传密码是RNA的一种内在固有特性，而且该密码一直延续至今。他研究发现，当由核苷酸螺旋链构成的RNA向外折曲时，每隔三个核苷酸就有隙口开启，这种新形状当有RNA被附着在一固体粒子上时，便会保持下去。每个隙口边界上有3个碱基，这些隙口每一个所具有的碱基形成一种只接受一种类型的氨基酸形状。

一般认为，最早的RNA信息流向蛋白质可能是由氨基酸或多肽与特定区域的碱基序列形成复合物而实现的。在进化过程中，由于环境选择压力，这种不成熟的、易造成差错的机制逐渐为严格的密码对应关系所取代，同时表现出一定程度的灵活性，如存在同义密码及线粒体、叶绿体和核内染色体密码系统的微小差异，以适应生物体复杂性进化的需要。