基因、語法、和思維

基因、語法、和思維＊

安博

 

基因是大家都知道，但未必都完全知道的一個詞。首先，基因是指控製一個生物性狀的遺傳單位，這個性狀是由蛋白質或功能RNA來體現的，所以早期有“一個基因一個蛋白質”的說法，盡管現在對這個說法有些修正，但對非專業人士來說它就足夠了，我們仍然可以說，一個基因是控製一個蛋白質（或功能RNA）的遺傳（DNA）單位。通過對基因組的序列測定，我們甚至準確地知道最簡單的自主生活的生物（一種細菌）隻有482個基因，等等。

 

但當我們問一個人有多少基因的時候，科學家隻能給一個估計值（大約三四萬），盡管人的基因組測序工作早就完成了。造成基因數不確定的一個原因是人的基因組結構比細菌的複雜得多，另一個原因是一個真核生物基因的DNA單元並不簡單地對應一個蛋白質（或功能RNA）。三十年前科學家在真核生物（除細菌之外的所有其它生物）中發現了內含子，一個內含子是指在基因DNA單元中一段無意義的DNA片段，也就是說一個基因被內含子分割成了幾個片段，一個基因需要剪切掉其中的內含子才能成為一個成熟的基因。這是非常有意義的發現，當時我讀到這個發現時興奮得無法入眠，因為我立即意識到內含子存在意味著基因有語法（Syntax）。

 

從信息的角度講，一個蛋白質就象是一個句子，它表達了一個完整的意思（一個功能）。內含子的存在說明遺傳基因這個句子是由更基本的單元（詞）所組成的，生物學上把這個更小的單元叫外顯子，一個外顯子對應一個詞或詞組，一個成熟的基因句子就是有若幹個外顯子這樣的詞組成的，把這些外顯子拚接成一個基因的過程（也就是剪切掉內含子的過程）就是造句的過程，它所遵從的法則就是語法。

 

先按下基因的語法不表，一個基因由數個外顯子拚接而成意味著一段DNA可以編碼多個不同的蛋白質，就像一組詞可以生成不同的句子一樣。這就極大地豐富了一個生物體內的蛋白質（功能）數量，這也就是為什麽真核生物能比細菌複雜豐富得多的根本原因。

 

由基因拚接而形成的蛋白質多樣性在人的免疫係統中得到了完美的體現。人的免疫球蛋白的功能是識別入侵的病菌，一個免疫球蛋白鏈包括恒定區（C），變化區（V)，多樣區（D），和連接區（J），每一個區域由一個外顯子編碼，其中每一種外顯子的數量從從一個（恒定區C）到上千個（變化區V）不等。這些外顯子就象語言中的詞一樣，同一類型的外顯子相當於同類的詞，如名詞，動詞，形容詞等。這些詞連在一起就生成了一個句子（免疫球蛋白鏈）。同類詞的替換，即不同V(D)J（C）的組合可產生了高達3 x 1011種不同的免疫球蛋白質，這為人體抵抗各種不同的病菌侵擾提供了基礎。

 

在這3 x 1011種組合中，同一類詞，如V，D， 或J，可以替換，但V，D，J之間不能互換，而且，V(D)J(C)的次序也不能調換。 顯然在這個免疫球蛋白的句子裏，詞序是嚴格的。但這裏有些詞有時可以被省略，如多樣區D和衡定區C可以在輕鏈中被省略，隻留VJ兩個區域，象是一個詞組或短語。

 

麵對這樣精美的語法結構隻能感歎造物主的神奇，對於人類的自然語言，現在基本上一致認為其語法是人腦思維的產物和功能，那麽基因的語法又是誰的產物和功能？哪個產生基因語法的“誰”是否也具有思維？

 

現在知道，在生物體內形成和維係基因語法的是一類RNA剪切酶（酶是生物催化劑），這種酶的核心是小段RNA（snRNA），用於識別剪切的準確位點。在簡單的生物體中，RNA剪切酶就是一個RNA分子，比如前文中提到內含子自我剪切時，內含子本身就是一個RNA 剪切酶，由此，我們可以說基因語法是RNA的產物和功能。

 

那麽接下來的問題是：RNA有思維嗎？

 

讓我們再回到免疫係統，如果我們把這3 x 1011種免疫球蛋白質看作一個整體，就會發現它們構成了一副外麵世界的“底片”或“像“， 外界的一種病菌能夠被某一種或幾種免疫球蛋白質所識別，從而在免疫係統生成一個“像點”，免疫係統通過這種方法“認識“外部世界。實際上免疫係統也能“認識”自己，通過發育過程中的滅話機製，這個係統不對自身發生反應，這就使得免疫係統能區別內外。所以，免疫係統不僅對能“認識”外部世界，也能“認識”內部世界。

 

免疫係統的這個性質和人對世界的認知過程何其類似，在這裏先驗論和實踐論哲學流派都可以找到各自的影子。當人類思想的大哲們知道了這些哲學思想的背後其實是簡單的基因語法，是不是應該把產生基因語法的RNA當神一樣膜拜？如果RNA至少在功能上是最早的生物分子，那它有這樣的“神“性就是理所應當的，也是必須的，因為沒有這樣的”神“性就不能算是真正的生命。從這個意義上說，生命從誕生的那一天起就會”思維“了。

 

思維的本質是信息處理，人會，RNA也會，沒啥神的。

 

＊這篇是“從先有雞還是先有蛋說起“的續篇。