为什么基因要组成细胞?基因存在于每个细胞吗?

  为什么基因要组成细胞?为什么那些原始复制因子放弃在“原始汤”中享受自由自在的骑士生活,而选择在巨大群落里举步维艰地生存?为什么它们选择了合作?我们可以从观察现代DNA分子在活细胞的“化学工厂”里的合作方式找到部分答案。

  DNA分子制造蛋白质,后者则以酶的作用方式催化特定的化学反应。通常,单独一个化学反应并不足以合成有用的人体终产品,人体的“制药工厂”需要生产线。初的化学物质并不直接转化为所需的终产品,这中间需要经过一系列有严格次序的合成步骤。

为什么基因要组成细胞?基因存在于每个细胞吗?

  化学研究者的聪明才智大多花费在为起始化学物质与终产品间设计合理的中间步骤。同样,活细胞中一个单独的酶也无法凭自身力量将初给定的化学物质合成为有用的终产品。这个过程需要一整套蛋白酶,由第一种酶将原材料催化转化为第一个中间产品,第二种酶将第一个中间产品催化转化为第二个中间产品,以此接力继续。每种蛋白酶都由一个基因制造而成。

  如果一个合成过程需要6种系列蛋白酶,则必须有6个基因存在以制造它们。这样就有可能出现两条都可以制得相同产品的不同合成路线,每条路线分别需要6种不同蛋白酶,两条路线之间无法混合选择,这种事情在化学工厂里经常发生。大家可能会因为历史偶然原因而选择某一条路线,或者化学家会对某一条路线有更精心的设计。

  在自然界的化学工厂中,这种选择从来不会被“精心设计”。相反,它完全由自然选择决定。这两个路线并不混合,每一路线中的基因互相合作,彼此适应。自然选择如何看待这个问题呢?这跟我在第5章做的比喻“德国与英国的桨手”很是类似。重要的是第一路线的基因可以在其路线中其他基因存在的前提下繁荣生长,而对第二路线的基因视而不见。如第一路线的基因已经占据了群体中的大多数位子,自然选择便会偏向第一路线,而惩罚第二路线的基因,反之亦然。

  如果说第二路线中的6种蛋白酶是以“群体”而被选择,则大错特错,虽然这种说法很是诱人。每一种蛋白酶都作为一个单独的、自私的基因被选择,但它只能在其他同组基因存在的情况下才能生长繁荣。现在这种基因间的合作可以延伸到细胞之间。这一定始于“原始汤”中(或者其他什么原始媒介中)自我复制因子间的基本合作。

  细胞膜也许是作为保持有效化学物质、防止它们渗漏的介质而出现的。细胞中的许多化学反应事实上发生在细胞膜内,细胞膜起到传输带和试管架的作用。但基因间的合作并不止于细胞生化。细胞们走到一起(或者在结合后无法分离),形成了多细胞生物。

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