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关于基因起源的基本介绍

2022.10.03

  基因就是编译氨基酸的密码子,因此,密码子的起源就是基因的起源。除了少数的不同之外,地球上已知生物的遗传密码均非常接近;因此根据演化论,遗传密码应在生命历史中很早期就出现。现有的证据表明遗传密码的设定并非是随机的结果,对此有以下的可能解释: [6]

  韦斯(Carl Richard Woese)认为,一些氨基酸与它们相对应的密码子有选择性的化学结合力(立体化学假说,stereochemical hypothesis),这显示现在复杂的蛋白质制造过程可能并非一早存在,最初的蛋白质可能是直接在核酸上形成。但王子晖(J. Tze-Fei Wong)认为,氨基酸和相应编码的忠实性反映了氨基酸生物合成路径的相似性,并非物理化学性质的相似性(共进化假说,co-evolution hypothesis)。谢平提出,遗传密码子是生化系统的一部分,因此,必须与生化系统的演化相关联,而生化系统的核心是ATP,只有它才能建立起核酸和蛋白质之间的联系(ATP中心假说,ATP-centric hypothesis)。

  原始的遗传密码可能比今天简单得多,随着生命演化制造出新的氨基酸再被利用而令遗传密码变得复杂。虽然不少证据证明这一观点,但详细的演化过程仍在探索之中。经过自然选择,现时的遗传密码减低了突变造成的不良影响。Knight等认为,遗传密码是由选择(selection)、历史(history)和化学(chemistry)三个因素在不同阶段起作用的(综合进化假说)。

  其它假说:艾根提出了试管选择(in vitro selection)假说,奥格尔(Leslie Eleazer Orgel)提出了解码(decoding)机理起源假说,杜维(Christian de Duve)提出了第二遗传密码(second genetic code)假说。Wu等推测,三联体密码从两种类型的双联体密码逐渐进化而来,这两种双联体密码是按照三联体密码中固定的碱基位置来划分的,包括前缀密码子(Prefix codons)和后缀密码子(Suffix codons)。不过,Baranov等推测三联体密码子是从更长的密码子(如四联体密码子quadruplet codons)演变而来,因为长的密码子具有更多的编码冗余从而能抵御更大的突变压力。

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