DNA 的故事 - Judith Hauck

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什麼是人、蘑菇和大象所共有的？一條很長、也很簡單的雙股分子讓我們彼此不同。但這簡單的分子如何決定不同物種的外型和功能？

教學：朱迪斯．霍克（Judith Hauck）；動畫設計：卡麥隆．斯雷頓（Cameron Slayden）

壁虎和蚱蜢，蠕蟲和西瓜，

大象和大腸桿菌，

人和蘑菇。
全部都具有不同外型和功能，

但卻神奇地藉由
相同方法決定外型與功能。

首先，這些生物都
具有一個以上的細胞，

而地球上每個生物的每一個細胞

都帶有能讓自己創造、複製

和改變外型的訊息。

這些訊息存在
一條很長卻很簡單的雙分子，

稱為 DNA，

或去氧核糖核酸。

不同生物的 DNA 皆是由四種小分子組成

它們被稱為核苷酸。
而就是 DNA 上不同的核苷酸組成

決定了人與蘑菇的不同。

四個核苷酸不同之處稱為鹼基，

它們由幾個碳、氧、氫、氮和磷原子組成，

完整分子長得像這樣。
（譯注：這是兩個配成對的核苷酸）

而這四種鹼基都接在相同的分子上，

這被稱為去氧核糖，
也是 DNA 中 D 所代表的糖和磷酸根。

我們把核苷酸簡化成這種圖示。

在同一股上的核苷酸以
同樣一種去氧核糖連結成長鏈。

而保存核苷酸序列資訊
的 DNA 分子則長成這樣。

但單一分子如何決定
不同生物的形式與功能？

你可以把 DNA 想成
儲存資訊的大圖書館，

每條資訊都只和一件事相關：

那就是製造特定的蛋白質分子。

蛋白質可以建構細胞
並讓細胞執行功能、改變與增生。

這就是「基因」這個熟悉名詞的來源。

如果 DNA 是圖書館，基因就是裡面的書。

基因就是一小片段的 DNA。

假設你的身體需要胰島素這種蛋白質。

為此，部份細胞會將蛋白質訊號釋放到血液

藉此傳達到胰臟細胞，
也就是負責製造胰島素的地方。

這個訊號蛋白質會
告訴細胞核內的其他蛋白質

打開 DNA 上胰島素基因的雙股螺旋

並開始合成胰島素蛋白質。

當足夠的胰島素製造完成，

另一個訊號蛋白質會
告訴胰臟細胞停止製造。

這就在 DNA 圖書館裡
像看一本關於胰島素的書，

看完之後在放回去。

你身體可見與不可見的部份
都由基因決定，

像是眼睛的顏色及色素蛋白、
膚色、髪色、

何時開始或停止骨頭生長，

血型，以及手指、手和腳的數目，

或是影響壽命的蛋白質。

你的 DNA 大約包含 2.5 到 4 萬個基因，

而蠕蟲、植物或是果蠅的 DNA

大約包含 1.2 到 2 萬個基因。

它們有些基因中的序列和你截然不同，

有些卻很相似。

雖然不太常發生，

但我們自身的核苷酸序列，

常會因為自發性
或環境的傷害

造成缺失或順序轉換。

這些基因上的改變會影響到蛋白質。

大部份這些被稱作「突變」的變異，

對個體及其後代沒有太大影響。

有些則會造成傷害，

而又有些可以讓個體更適應所在環境。

而就是數百萬年來
累積在 DNA 序列上的變異，

造成了不同種的生物
──從壁虎到蚱蜢，

蠕蟲到西瓜，大象到大腸桿菌，以及人到蘑菇。