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個 位置 發生 第二 個 突變 所 造成 。 也就是說 , 如果 某 個 核 ?酸 被 取代 , 改變 了 多 ?
鏈 上 某 個 點 的 胺基酸 , 使得 多 ?
鏈 以 不同 方式 來 彎曲 或是 連結 、 扭曲 了 酵素 的 結構 , 那麼 當然 也 有 可能 在 其他 幾 個 點 再 來 一 次 改變 , 結果 在 結構 上 產生 補償性 的 變化 , 將 第一 次 突變 造成 的 生理 影響 抵消掉 。 像 這樣 的 第二 次 突變 稱為 「 抑制 基因 」 ( suppres sor gene ) , 可是 沒 人 敢 確定 真的 會 發生 這樣 的 突變 。 弗里斯 披荊斬棘 地 開出 一 條 路 , 以便 追蹤 他 與 班塞 先前 做 的 實驗 ; 他 觀察 哪些 噬菌體 突變種 能 受到 哪些 誘變劑 的 誘導 , 因而 逆轉 突 變回 野生型 。 他 在 一九五九年 春天 發表 了 兩 篇 有關 突變種 分子 基礎 的 論文 。 六月 時 , 在 布魯克 海文 國家 實驗室 的 研討會 上 , 即 克里克 坦承 密碼 問題 陷入 低潮 的 那 場 研討會 , 弗里斯 又 發表 了 第三 篇 論文 。 弗里斯 藉由 分析 逆轉 突變 來 強化 下列 想法 : 突變 可以 根據 誘變劑 分成 兩 種 類型 , 其中 一 類 包括 鹼基 類似 物 ( 像是 溴尿嘧啶 ) 及 亞硝酸 ( nitrous acid , 另 一 種 已 知 的 化學 誘變劑 ) , 而 圖譜 上 的 這 類 突變 只要 再 給 一 劑 鹼基 類似 物 ( 不管 是 哪 一 種 ) , 隨時 都 可能 逆轉 突 變回 野生型 。 相反地 , 自發性 突變 經過 鹼基 類似 物 處理 後 , 只 有 一 小 部分 會 產生 逆轉 突變 , 大約 百分之十 。 弗里斯 也 用 鹼基 類似 物 測試 四十 種 不同 的 原黃素 突變種 , 只 有 一 種 發生 逆轉 突變 , 比例 之 低 , 顯示 其實 可能 只 是 一 個 自發性 突變 。 原黃素 突變種 及 大部分 的 自發性 突變 組成 第二 類型 的 突變 。 化學 突變 的 初步 解釋 要 解釋 箇中 機轉 , 弗里斯 的 第一 個 論點 是 「 抑制 基因 」 突變 不會 發生 , 也就是說 , 不會 因為 位於 染色體 一 段 距離 之外 出現 另 一 個 補償性 突變 , 而 使 突變種 回復成 野生型 。 他 假設 DNA 有 兩 種 不同 類型 的 鹼基 置換 ( base substitution ) , 第一 種 是 單純 的 複製 錯誤 , 即 某 個 嘌呤 被 另 一 個 嘌呤 取代 ( A 變成 G 或 G 變成 A ) , 又 或者 某 個 嘧啶 被 另 個 嘧啶 取代 ( T 變成 C 或 C 變成 T ) 。 他 將 這 種 類型 的 錯誤 稱為 「 轉位 突變 」 ( transition mutation ) 。 華森 和 克里克 提到 的 結構 異構物 轉換 , 就 可能 製造出 轉位 突變 。 鹼基 類似 物 也 會 製造 轉位 突變 。 至於 亞硝酸 的 作用 則 是 打掉 DNA 鹼基環 上 的 胺基 , 而 環上 帶有 胺基 的 鹼基 包括 胞嘧啶 、 腺嘌呤 與 鳥嘌呤 。 「 這些 新 鹼基 有的 會 改變 配對 特性 , 使得 接下來 複製 DNA 時 , 某 個 核 ?酸 配對 時 會 出現 錯誤 。 」 弗里斯 在 布魯克 海文 的 會議 上 這樣 說 。 因此 , 亞硝酸 所 引起 的 突變 也 是 轉位 突變 , 剛好 能 解釋 它們 會 因為 鹼基 類似 物 而 產生 逆轉 突變 的 原因 。 既然 大部分 自發 突變 都 無法 被 鹼基 類似 物 逆轉 , 那麼 很 可能 只有 極 少數 例外 會 如同 華森 和 克里克 的 想像 , 大約 百分之十 。 不過 弗里斯 相信 還 有 另 一 種 鹼基 置換 , 即 嘌呤 被 某 個 嘧啶 取代 , 或是 嘧啶 被 某 個 嘌呤 取代 , 導致 下 一 輪 的 複製股 產生 互補性 的 變化 。 他 想 把 這 種 置換 稱為 顛換 ( transversion ) 。 看起來 , 這些 突變 似乎 無法 受到 鹼基 類似 物 所 逆轉 ; 他 認為 , 大部分 自發性 突變 都 屬於 顛換 。 原黃素 突變 也 是 一樣 。 原黃素 的 反應 機制 當時 仍然 未知 。 比起 轉位 突變 , 弗里斯 所 能 描述 的 顛換 機制 要 模糊 得多 , 但是 他 認為 , 這 個 想法 也 為 密碼 問題 提供 了 一 線 曙光 : 或許 有 辦法 找出 與 各 種 鹼基 置換 類型 相關 的 各 組 胺基酸 變化 。 弗里斯 的 演講 引發 梅索森 、 班塞 、 克里克 等 人 的 熱烈 討論 , 也 引起 眾人 對 這些 具體 細節 的 讚美 。 最 有 意義 的 新 證據 則 來自 布瑞納 。 「 我 想 , 我 應該 把 愛麗絲‧歐加爾 ( Alice Orgel ) 發現 的 一 項 結果 告訴 大家 。 」 布瑞納 說 。 愛麗絲 是 歐加爾 的 太太 , 當時 在 劍橋 工作 。 「 到 目前 為止 , 所有 由 溴尿嘧啶 引發 的 突變種 都 不會 被 原黃素 逆轉 。 」 這 是 一 套 弗里斯 沒有 做 過 的 補充 實驗 , 而 它 把 兩 種 誘變劑 的 作用 方式 區分 得 更 清楚 了 。 「 有 一點 應該 要 強調 , 」 布瑞納 當時 警告 大家 , 「 我 和 班塞 一起 用 原黃素 引發 突變 的 誘變劑 研究 中 , 沒有 人 發現 任何 一 處 突變 與 溴尿嘧啶 ( 所 引起 的 突變 ) 位置 相同 。 我 想 , 這 一 點 意義 重大 。 」 沉澱期 之後 的 新 路徑 接下來 , 除了 幾 個 實驗室 轉而 嘗試 新 誘變劑 , 以及 測試 突變種 能否 進行 逆轉 突變 之外 , 突變 研究 的 速度 又 慢 了 下來 , 往後 十八 個 月 幾乎 呈現 停滯 狀態 。 到 了 一九五九 到 六○年 的 冬季 , 從 科羅拉多 大學 前去 卡文迪西 的 生化學家 勒曼 ( Leonard Lerman ) 總算 找出 一 條 途徑 , 顯示 ?
啶類 可能 會 影響 DNA 。 勒曼 認為 , 這 種 染料 分子 藉由 滑進 相鄰 的 鹼基 對 之間 而 與 DNA 結合 , 就 像 一 個 塑膠 輔幣 插進 一 疊 銅板 間 , 迫使 相鄰 鹼基 改以 六點八 埃 的 距離 相隔 , 而 非 原本 的 三點四 埃 。 「 但是 在 那 段 期間 , rII 方面 的 研究 乏善可陳。 」 布瑞納 說 。 接著 , 信使 RNA 顛覆 了 密碼 研究 領域 。 克里克 和 布瑞納 立刻 看出 這 一 點 。 「 這 個 嘛 , 我 是 指 那 一 刻 , 就 是 我 從 帕沙第納 回來 的 那 一 刻 , 我 告訴 法蘭西斯 ( 克里克 ) 這 是 真 的 , 」 布瑞納 說 , 「 我們 之前 已經 討論 過 , 就 在 四月 之後 … … 而 那 意謂 著 遺傳 訊息 一定 是 直接 拷貝 自 DNA 。 因此 , 密碼 必須 是 簡併 的 。 」 原本 糾纏 不清 的 謎團 突然 找到 一 個 新 的 出口 , 一一 解開 纏繞 。 第一 步 , 信使 RNA 解決 了 下列 事實 所 呈現 的 兩難 情境 : 比對 不同 的 物種 , 發現 DNA 鹼基 組成 的 差別 變化 極 大 , 可是 它們
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