问题

做生物题的时候看到的,科学家在陨石中发现第21种氨基酸,倘若将其对照64种密码子,都不符合,代表什么?

回答
这问题挺有意思的,也很符合科学探索中的那种“咦,这不该是这样的”的情景。咱们一个一个来拆解,你就明白了。

首先,得明确几个概念:

氨基酸(Amino Acids):蛋白质是生命体的基石,而氨基酸就是构成蛋白质的“积木”。我们熟悉的、构成地球生命蛋白质的氨基酸有20种,这些都是通过DNA编码的,也就是我们常说的“标准氨基酸”。
密码子(Codons):这是遗传密码的基本单位。在DNA或RNA上,三个连续的碱基(A、T/U、C、G)组成一个密码子,它“指示”着要在蛋白质链上添加哪一种特定的氨基酸,或者表示蛋白质合成的终止。
64种密码子:地球生命使用了四种碱基(A、T、C、G,在RNA中T变成U),每三个碱基组合成一个密码子,所以总共有 4 x 4 x 4 = 64 种可能的密码子组合。这64种密码子中,有61种对应着20种标准氨基酸,剩下的3种则是“终止密码子”,标志着蛋白质合成的结束。

好,有了这些基础,我们再来看这个假设性的情景:

科学家在陨石中发现了一种“第21种氨基酸”。这本身就够让人兴奋的了,因为这意味着地球生命体系之外,可能存在着我们不了解的生物化学可能性。

关键点来了:“将其对照64种密码子,都不符合。”

这代表什么呢?它意味着几个非常重要的可能性,而且都指向了我们对生命运作方式的现有认知可能不完整:

1. 这个氨基酸不是通过“我们熟悉的遗传密码系统”编码的:
最直接的解释就是,这个新氨基酸不是地球生物的“标准件”。 地球生物的遗传密码系统经过了漫长的演化,已经高度优化和稳定,对应着那20种标准氨基酸。如果新发现的氨基酸与这64个密码子(也就是我们理解的编码规则)没有任何对应关系,那就说明它不参与我们目前所知的“DNA > RNA > 蛋白质”这一核心的遗传信息传递过程。
可能是一种“异种”的生命形式。 如果这个氨基酸是在陨石中发现的,那么它很可能来自外星生命。外星生命完全有可能演化出与地球生命截然不同的遗传物质和编码系统。它们或许使用不同的核酸碱基,或者有不同的密码子长度,或者根本就没有我们这样“三联体密码子”的模式。

2. 它可能是某种“非标准”或“后翻译修饰”的产物,但通过我们已知的密码子编码,只是过程非常规。
“后翻译修饰”(Posttranslational Modification, PTM):在地球生物中,有的氨基酸并不是直接由DNA编码进来的,而是在蛋白质合成完成后,通过细胞内的酶进行化学修饰而形成的。比如,磷酸化、糖基化等。这些修饰可以大大增加蛋白质的功能多样性。
但问题在于,你这里说的是“对照64种密码子,都不符合”。 这意味着,即使是“隐藏”在标准氨基酸中的修饰,我们也无法通过查找这64个密码子来找到直接对应这个“第21种氨基酸”本身的信息。换句话说,它不像赖氨酸可以通过密码子AAA或AAA编码一样,这个新氨基酸似乎没有任何一个密码子能直接指示它的存在。
因此,更倾向于第一种可能性——它根本就不是通过我们这套密码子体系制造出来的。

3. 可能代表了更早期的生命形式或更基础的化学过程:
我们知道地球生命最初可能是在一个更加混沌的化学环境中演化出来的。也许在生命出现之前,或者在一些非常原始的生命形式中,存在着更广泛的氨基酸种类,而自然选择(或者外星生命的选择)最终“锁定”了这20种标准氨基酸,因为它们在构建蛋白质、形成稳定的三维结构以及参与能量代谢方面,可能具有某种“优势”。
这个新发现的氨基酸,如果不是源于某个外星文明的编码系统,那么它可能代表了宇宙中更普遍的氨基酸生成化学反应的产物,但这些产物并没有被地球生命“采纳”到其核心的遗传密码中。

总结一下,如果这个陨石中的第21种氨基酸,确实与我们已知的64种密码子(也就是我们理解的遗传密码编码规则)完全不对应,那最深刻的含义是:

它很可能是一种来自地球生命体系之外的生物化学信号。 这意味着地球生命不是宇宙中唯一一种生命存在的形式,或者说,生命可以以我们无法想象的方式运作。
它挑战了我们对生命基本构建模块和遗传编码机制的普适性认知。 我们一直以为,生命的基础“语言”是相似的,至少在编码蛋白质这方面。这个发现会迫使科学家重新思考:生命的DNARNA蛋白质通路真的是宇宙中唯一的“正确答案”吗?是否存在其他更有效率、或者只是“不同”的生命运行模式?
它可能为寻找地外生命提供了新的思路。 如果我们只盯着与我们相似的“代码”去找生命,可能会错过很多。这个发现暗示,在探索宇宙生命时,我们可能需要关注的“分子指纹”远比我们想象的要广泛。

想象一下,就像你在一个只懂中文的社区里生活,突然有人给你一本完全用你不知道的字母写成的书,而且内容还挺有道理。这个第21种氨基酸,就像是那本“外星语”的书中的一个词汇,它本身的存在就告诉你:这个世界,或者说宇宙,比你以为的要大得多,也复杂得多。

网友意见

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氨基酸其实远远不止中学讲的那几种。


氨基酸是组成蛋白质的基本单位。氨基酸大约有200多种,被人们广泛认识的只有20多种,在这20多种氨基酸中,亮氨酸、异亮氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸、色氨酸、缬氨酸这8种氨基酸是人体必须从食物中获得而不能在体内合成的(婴幼儿还不能合成精氨酸和组氨酸),叫做必需氨基酸。缺乏必需氨基酸时,人体就会出现缺乏活力和精力、早衰、伤口愈合性能差等症状。


插曲: ** “氨基酸有几百种? 我的高中白学了?”


好吧, 继续。

俺给您一个链接:

“To date, scientists have discovered more than five hundred amino acids in nature, but only twenty-two participate in translation.”


       https://www.nature.com/scitable/topicpage/an-evolutionary-perspective-on-amino-acids-14568445/#:~:text=To%20date%2C%20scientists%20have%20discovered,twenty%2Dtwo%20participate%20in%20translation.  https://www.ncbi.nlm.nih.gov/Taxonomy/Utils/wprintgc.cgi     




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