“分子生物学的中心教条”：“教条”和“邪教人物”是否应该在科学中占有一席之地？

“分子生物学的中心法则涉及序列信息从 DNA 到蛋白质通过 RNA 逐个残基的详细传递。它指出，这种信息是从 DNA 到蛋白质的单向传递，不能从蛋白质传递到蛋白质或核酸”（Crick F.，1970）。

斯坦利·米勒分别于1952年和1959年进行了两次实验，旨在了解和破译原始地球环境中生命的起源，他一直活到2007年。在他生活的年代，人们普遍认为DNA是一种重要的生物分子，实际上，就信息聚合物而言，它是最重要的生物分子。然而，米勒似乎在他的著作和思想中完全没有明确提及“核酸相关信息分子”这一概念。

米勒实验的一个令人费解之处在于，他为何没有在早期地球环境中寻找核酸这种信息聚合物，而只关注氨基酸？是因为他没有使用磷酸盐前体吗？尽管磷很可能存在于原始火山喷发的环境中。还是他假定只有蛋白质才是信息聚合物，因此只寻找氨基酸？他是否确信蛋白质是生命起源的基础，因此在实验中只寻找氨基酸的存在？或者，他是否认为蛋白质在人体内执行所有功能，构成我们表型的基础，因此比核酸更重要？

70 年前，人们对蛋白质及其功能有很多了解，而当时对核酸了解得很少。 由于蛋白质负责体内所有的生物反应，因此米勒认为它们应该是信息载体； 因此只在他的实验中寻找蛋白质的构建块。 核酸构建块也有可能形成，但由于缺乏精密仪器而无法检测到微量。

一年后的1953年，DNA结构被揭示，揭示了DNA的双螺旋结构及其复制特性。这催生了著名的“分子生物学中心法则”，该法则于1970年由著名科学家弗朗西斯·克里克提出！科学家们^如此认同并信服中心法则，以至于他们不再回溯原始地球环境中核酸前体的存在。

故事似乎并未随着米勒的发现而结束；在科学飞速发展的今天，似乎没有人再在原始地球条件下寻找核酸前体——这着实令人惊讶。尽管有报道称在生命起源前的环境中合成了腺嘌呤^²，但关于生命起源前核苷酸前体合成的重要报道却是萨瑟兰^³自2009年起陆续发表的。2017年，研究人员^⁴模拟了与米勒和尤里类似的还原条件，利用放电和高功率激光驱动等离子体冲击来生成RNA核碱基。

如果米勒真的把蛋白质看作信息聚合物，那么问题就来了：“蛋白质真的是信息聚合物吗？”在“中心法则”占据主导地位近半个世纪之后，我们看到了库宁2012年发表的论文《中心法则^依然成立吗？》。朊病毒——一种导致疾病的错误折叠蛋白质——的故事就是一个很好的例子。为什么体内错误折叠的朊病毒蛋白不会触发免疫反应或被清除？相反，这种错误折叠的蛋白质会像先天性巨噬细胞疾病（CZD）中那样，开始制造其他与其相似的“有害”蛋白质。为什么“好”蛋白质会被其他“有害”蛋白质引导/控制而发生错误折叠，而细胞机制又为何无法阻止这一过程？这种错误折叠的蛋白质究竟携带了什么信息，能够“转移”给其他类似的蛋白质，并导致它们开始出现异常行为？此外，朊病毒表现出极其不寻常的特性，特别是对即使是最小的核酸分子（例如高剂量紫外线照射）也能灭活的治疗具有非凡的抵抗力⁶。朊病毒可以通过在去污剂存在下于 100°C 以上的温度下预热，然后进行酶处理而被破坏⁷。

酵母研究表明，朊病毒蛋白具有一个无序的朊病毒决定结构域，该结构域会触发其从“好”蛋白到“坏”蛋白的构象转变^⁸。朊病毒构象的自发形成频率较低（约为10^-6）^⁹，并且在应激条件下，朊病毒状态的转换频率会增加^¹⁰。在异源朊病毒基因中已分离出朊病毒形成频率更高的突变体^¹¹。

上述研究是否表明错误折叠的朊病毒蛋白将信息传递给其他蛋白质，并可能返回到 DNA 以触发朊病毒基因的突变？ 依赖朊病毒的表型遗传的遗传同化表明这可能是可能的。 然而，迄今为止，逆向翻译（蛋白质到 DNA）还没有被发现，而且由于中心法则的强大影响和这种努力的潜在资金缺乏，似乎不太可能被发现。 然而，可以想象，从蛋白质到 DNA 的信息传递通道的潜在分子机制与假设的反向翻译完全不同，并且可能会在某个时间点曝光。 这个问题很难回答，但毫无疑问，自由无拘无束的探究精神是科学的标志，与教条或邪教结婚是对科学的诅咒，并且有可能影响科学界的思维。

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参考文献：

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4. Ferus M, Pietrucci F, 等 2017. Miller-Urey 还原气氛中核碱基的形成。PNAS 2017 年 4 月 25 日 114 (17): 4306-4311；首次发表于 2017 年 4 月 10 日。DOI：https://doi.org/10.1073/pnas.1700010114

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8. Mukhopadhyay S, Krishnan R, Lemke EA, Lindquist S, Deniz AA: 天然未折叠的酵母朊病毒单体呈现多种折叠和快速波动的结构。Proc Natl Acad Sci US A. 2007, 104 (8): 2649-2654. 10.1073/pnas.0611503104..DOI:: https://doi.org/10.1073/pnas.0611503104

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