|
中 , 你 都 得 幫 原子團 做好 準備 , 才 能 進入 合成 反應 。 你 必須 確保 每 個 原子團 都 擁有 互相 聚集 時 所 需 的 能量 。 」 一旦 帶有 電荷 , 原子團 就 變 得 有 活性 。 「 好了 , 一 個 新 原子團 加入 一 條 由 類似 原子團 組成 的 長 鏈 , 這 便是 所謂 的 聚合 反應 ( polymerization reaction ) 。 原子團 為了 把 自己 黏上 長鏈 而 固定住 , 會 需要 相當 多 的 額外 能量 ; 為 了 真正 固定住 , 它 必須 拋掉 一 小 部分 能量 。 遺傳學 上 有 一 個 很 簡單 的 例子 , 即 核酸 的 合成 過程 需要 三磷酸 。 」 不 只 是 含有 腺嘌呤鹼基 的 核 ?
酸 , 其實 任何 核 ?酸 都 可以 形成 具備 高能量 鍵結 的 三磷酸 ; 到 了 一九五○年代 中期 , 科學家 證明 這些 分子 是 核酸 的 前驅物 。 當 一 條 已 存在 的 舊 鏈 旁邊 要 形成 一 條 新鏈 時 , 每 一 次 的 連結 都 會 帶有 自己 的 特徵 和 能量 , 這裡 所謂 的 特徵 當然 就 是 指 鹼基 , 它們 以 某些 特定 的 位置 與 舊 鏈 上 的 互補 鹼基 形成 氫鍵 ; 至於 能量 則 位於 三磷酸 末端 , 負責 點燃 共價鍵 的 形成 ( 「 啪 」 的 一 聲 , 用掉 一些 熱能 , 焦磷酸 就 離開 了 ) , 於是 與 新鏈 上面 前方 的 糖 相連 。 現在 我們 知道 , 要 以 胜 ?
鍵 連接成 一 條 愈來愈 長 的 胺基酸鏈 時 , 也 是 用 類似 方法 來 供應 能量 。 「 這些 能量 早 在 還 沒有 參與 反應 之前 , 就 先 放到 原子團 上 、 放到 胺基酸 上 , 」 李普曼 說 , 他 畫出 分子 結合 與 分離 的 圖解 。 「 那 件 事先 發生 , 就 是 把 ATP 帶進來 的 那 一 步 先 發生 , 因為 ATP 就 是 一般 的 能量 攜帶 者 。 」 他 用 懷疑 的 眼光 打量 我 , 半晌 之後 喃喃自語 道 : 「 化學 這 玩意兒 , 你 必須 對 它 有 熱情 , 如果 你 真 想 了 解 的話 。 」 李普曼 為 那 富含 能量 的 磷酸鍵 取 了 名字 , 也 幫 它 發明 了 一 個 符號 「 ~ 」 , 叫做 波形線 , 表達 方式 如 下 : — O~P — 。 一九四一年 , 他 將 當時 所有 能 證明 這 個 磷酸鍵 角色 的 證據 , 全 蒐羅到 一 篇 很 長 的 回顧 文章 中 , 結果 深 具 影響力 。 一九五三年 秋天 , 李普曼 獲得 諾貝爾 生理 醫學獎 。 早 在 那 個 時候 他 就 曉得 , 他 找到 的 那些 合成 步驟 就 等於 一個個 小型 的 「 代謝 反應 構件 」 。 該 年 十二月 , 他 在 獲獎 演說 中 談起 對 能量 問題 的 最初 觀察 , 這些 觀察 促使 他 不僅 提出 磷酸 鍵結 能 供應 一般 的 能量 流通 系統 , 「 我 也 依 此 尋找 一 個 『 以 活化 的 原子團 作為 能量 攜帶 者 』 的 能量 轉移 通則 , 作為 生物 合成 的 基礎 反應 。 」 他 在 演講 的 結尾 非常 「 猶疑地 」 提起 , 這 最初 的 線索 「 可能 預示 」 他 對 蛋白質 及 核酸 想法 的 延伸 。 從 另 一 面 來 看 , 把 生物 密碼 當成 與 生物 化學 不同 的 純 理論 問題 來 理解 , 在 這 方面 能 跑 在 前頭 的 只有 稀稀落落 幾 個 人 , 得到 的 事實 卻 很 驚人 。 畢竟 在 一九四○年代 晚期 , 資訊 理論 ( information theory ) 已 漸漸 脫離 武器 專家 的 轄區 , 並 帶 著 征服 世界 的 信心 , 不僅 走紅 科學界 , 也 備受 一般人 歡迎 。 資訊 理論 有 一 條 基本 法則 , 凡是 讀 過 美國 數學家 維納 ( Norbert Wiener , 1894 - 1964 ) 的 《 控制論 》 ( Cybernetics , 這 本 書 於 一九四八年 問世 , 引起 廣泛 討論 ) 的 人 應該 都 忘不了 , 即 資訊 的 獨特 地位 : 它 能 在 幾乎 不 消耗 能量 的 情況 下 傳播開來 , 並 造成 極 大 倍數 的 影響 , 就 好像 來回 拉扯 一 條 繩索 而 帶動 打樁機 , 或是 透過 打 孔紙 來 指揮 銑床 的 運作 。 另 一 條 基本 法則 是 回饋 控制 : 某 個 複雜 流程 的 起始點 或 速度 , 是 藉由 某 項 最終 產物 的 缺乏 與否 或 數量 大小 來 調控 的 , 例如 煉油廠 的 各 種 輸入閥 , 就 是 由 輸出 成分 的 自動 監控器 來 調整 的 。然 而 , 這 個 新 教條 的 出發點 在於 「 資訊 乃是 混亂 的 大敵 」 這 個 概念 。 資訊 等於 秩序 與 特異性 , 它 會 造成 組織化 , 能 遏阻 甚至 逆轉 ( 雖說 只是 暫時 或 局部 ) 「 所有 事物 無可 避免 地 奔向 失序 」 這 種 狀態 , 也 就 是 熱力學 第二 定律 所 描述 的 狀況 , 可 用 「 熵 」 ( entropy ) 這 個 名詞 專門 形容 它 。 資訊 必然 帶有 無法 預測性 , 因為 任何 訊息 若 能 經由 其他 訊息 推測出來 , 這 訊息 便 是 多餘 的 了 。 此外 , 資訊 會 被 雜訊 ( noise ) 損毀 , 雜訊 是 通訊 工程師 的 術語 , 意思 是 隨機 的 變動 ; 要 保護 資訊 不 受 雜訊 干擾 , 可以 故意 多 傳輸 幾 份 資訊 , 讓 受損 的 部分 得以 補回 。 這些 觀念 非常 豐富 多樣 , 對 通訊 與 電腦 方面 尤其 如此 。 貝爾 實驗室 的 美國 數學家 夏儂 ( Claude Shannon , 1916 - 2001 ) 在 《 貝爾 系統 技術 期刊 》 ( The Bell System Technical Journal ) 曾經 發表 兩 篇 文章 , 題目 為 〈 通訊 的 數學 理論 〉 ( A Mathematical Theory of Communication ) , 將 這些 觀念 的 枝節 問題 論述 得 更加 詳細 嚴謹 。 當時 是 一九四八年 , 也 就 是 維納 的 著作 剛剛 問世 的 時候 。 資訊 理論 對 密碼 問題 的 啟發 表面 看來 , 遺傳 密碼 應該 最 能 激發 人們 嘗試 應用 資訊 理論 。 一九五○年代 末 , 生物學家 愈來愈 清楚 地 看出 , 蛋白質 與 核酸 的 極端 特異性 便是 資訊 本身 的 具體 呈現 ; 在 這 方面 , 查加夫 與 桑格 所 做 的 研究 , 等於 是 將 這些 分子 的 化學 部分 還原到 完全 依賴 資訊 的 地步 。 至於 雜訊 則 是 突變 , 是 基因 複製 過程 中 的 錯誤 , 是 從 基因 到 蛋白質 流程 中 的 錯誤 。 而 回饋 , 當然 可以 在 細胞 流程 中 找到 。 事實 上 , 若要 解釋 DNA 結構 揭曉 之後 的 分子 生物學 重大 發現 , 這些 基礎 觀念 幾乎 是 不可或缺 的 , 但 只 在 事 後 回顧 時 才 有用 , 因為 在 重大 發現 的 成形 過程 中 , 這些 基礎 觀念 幾乎 都 不 明顯 。 夏儂 等於 是 一 名 接線生 。 他 的 通訊 理論
|