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2019-04-01半世紀前後的基因未解之謎 592 期

Author 作者 周成功/陽明大學退休教授。
1970年4月,當筆者打開剛收到的《科學月刊》( 圖一) 時,一個有點陌生卻又有些熟悉的標題立刻吸引我的目光,是蔡嘉寅教授所撰寫的〈基因是幹什麼的?〉。當時,筆者是中原化學系大三的學生,大一、大二唸書唸得索然無味。但在大三修習丁汶谷老師的生物化學後,突然覺得天下怎麼會有如此有趣的學問!當時生化教科書對基因的著墨不多,科月中蔡嘉寅的「人體的故事」、陳正萱的「雙定旋」和陳國成的「新知介紹」等系列,就成筆者學習分子生物學的最佳指引。
 
〈基因是幹什麼的?〉一文從歷史發展的脈絡,敘述基因如何從孟德爾(Gregor Mendel)提出的一個抽象概念,被科學家逐步探索出它的物質基礎與運作原理。從1953年去氧核醣核酸(deoxyribonucleic acid, DNA)雙螺旋結構的發現到1966年遺傳密碼的確立,分子生物學的中心理論隱然成形:DNA鹼基序列組成的遺傳訊息,必須轉錄(transcription)成核糖核酸(ribonucleic acid, RNA),細胞依RNA再轉譯(translation)出特定的蛋白質,執行各種生化反應,組成生命個體(圖二)。所以,基因就從一個負責遺傳生物性狀的抽象因子,轉換成DNA上一段能決定特定 蛋白質結構的鹼基序列。
 
但從1970年迄今,過去這50年中,生命科學的飛躍發展,使這一個看似明確的基因定義,不斷出現破綻而需要修正。直到今日人們對基因的定義似乎又重新回到孟德爾的年代:基因是影響生物性狀的遺傳因子。究竟是哪些發現需要修正人們對基因的認識?


基因、序列與蛋白質

首先,一段DNA序列決定一個蛋白質的典範,在1977年受到挑戰,在某些病毒和絕大部分真核細胞中,決定 蛋白質的DNA序列是不連續的。也就是說,RNA 經 DNA 轉錄後,無法直接轉譯蛋白質,而必須經過剪裁(splicing),把 RNA 中不會決定蛋白質的序列剪除,再把剩下片段接起來進行轉譯,作出蛋白質。......【更多內容請閱讀科學月刊第592期】