谬误和冗余

在出版这本书的某个阶段，我会从出版社收到校样——最终成书页面的初级版本，由我提供的原稿编辑而来。（但愿）它将会是我所写内容多多少少较为忠实的转录。但毫无疑问，其中总会散布着零星的小错，可能是打字错误，也可能是文件读取故障导致的。作者们对此习以为常，因为要复制一份很长且很复杂的信息总难免引入一些错误。

基因的转录（DNA复制为RNA）和翻译（RNA复制为蛋白质序列）过程同样如此。分子也不能永远都完美地识别，偶尔会有一个错误的核苷酸或氨基酸插入链中。大概每20个蛋白质中就有一个的制造过程出现差错。

这要紧吗？总的来看并不要紧。我和出版社不太可能在这本书付印之前找出所有打字错误。但很可能里面的错误都不太严重，不至于让你无法理解我的意思。类似地，在蛋白质中，链的大部分都是充当脚手架的作用，只是为了将个别要执行催化任务的氨基酸残基放在正确的位置上。所以发生在脚手架上的各处错误可能都不严重。有时一个错误也可能会导致产生的分子完全失效，但细胞对于任意特定任务会制造不止一种酶分子，而往往会造出几十种甚至上百种酶分子来执行这个任务，所以即使有一两种废品也没关系。

我这里所讲的是随机性错误。而系统性错误就要严重得多，它产生在生物信息流的上游位置，更靠近于信息存储的根源位置。若RNA分子转录有错，就会产生出上百个错误的蛋白质。因此，会有一些酶专门仔细检查转录过程中有没有产生复制差错，把错误的频率降低至大约万分之一。

但即使是转录中的错误也很少会造成很严重的后果，毕竟RNA分子很短命，细胞也总能造出更多的RNA来。而DNA里出现错误就糟了，因为一旦错误产生就没办法再去纠正。若基因中一个核苷酸放错位置，这段基因产生的RNA以及这些RNA再产生的蛋白质就都会含有相似的错误。更糟的是，由这个基因有错的细胞中分裂出去的后代所有细胞都继承了相同的缺陷。如果配子——精子或卵子细胞——带有基因缺陷，那么缺陷将传播至该配子所繁衍出的所有后代上。这就是为什么DNA复制时需要“校对”酶来极端认真地审核，它会保证平均每10亿个碱基中混入错误的数量不大于一。若缺少了这些校对分子，每产生一个新细胞就会得到大约1000个有缺陷的基因。

能遗传下去的错误，即制造配子时DNA复制发生的错误，就称作突变。一旦突变产生，它们就会沿着系谱树从亲代一直传到后代。突变是一些基因相关疾病的原因，如囊性纤维化疾病等；突变还会导致一些基因相关的易感体质，如易感癌症和心脏病等。尽管突变会导致这些可怕的后果，但它同时也是生命中的调味料。实际上，正是有了基因突变，才会有了我们人类的存在。如果在早期地球上热汤之中的低级单细胞生命体从不偶然发生突变，总能不带任何错误地复制相同的DNA，那么就不会有进化，也就不会出现更复杂的生命。

当出版社给我寄来校样时，文本必然会发生一点变化。校样中常出现一些我当初并没有写过的词语。但这并不是错误，而是完全合理的。它们其实是编辑所作的改动，而且我能肯定新的文本比我的原文更易于阅读和理解。

在1970年代中期，人们惊讶地发现基因同样也需要编辑。从DNA模板上直接脱离下来的RNA转录副本并不适于翻译成蛋白质，它含有很多无用的信息。这些“初级RNA转录副本”更像是语句中被随机插入了其他的语句碎片。RNA分子需要进行大量的编辑，才能表达清楚的信息，适于翻译。

这些插入的无用信息称作内含子，有时它们甚至会占据基因的大部分空间。它们并不用来编码蛋白质，所以也称为非编码序列。酶会在RNA初级转录副本中剪掉内含子，然后将编码区（称为外显子）的两段拼接起来。

“细胞之书”中遍布着杂乱的内容和无聊的重复，而上述只是其中一种形式。人们认为，整个人类基因组中只有百分之二到三的部分是用来编码蛋白质的。有的序列发生重复是有理由的。每个人的染色体都以TTAGGG重复约2500次结尾。这些片段称为端粒，人们认为它是用来保持染色体稳定的。细胞每分裂一次，它们就会被截短一次，这种侵蚀在老化过程中发挥了作用。但也有很多其他的重复序列并不具备有用的功能。转位子是一种能在基因组上跳来跳去的重复序列，每离开一处时就会留下一些副本。人们认为，这是一种居住在我们体内最核心处的基因寄生物，它们唯一的目的就是复制自己。内含子可能就是丧失了移动能力的远古转位子残余。

剪切、拼接、复制以及合成核酸的蛋白质机制为我们提供了基因生物技术的重要工具，让我们能够操纵基因组。比如限制酶就是能够识别特定DNA短序列并在该处切开链的蛋白质。连接酶能把DNA的松散端头连接起来。利用DNA聚合酶，我们可以在试管里无限地复制DNA片段。通过加热我们可以解开双链，进而用于模板复制。反复循环进行复制和加热，就可以成指数倍地增加DNA。这个过程就称为聚合酶链式反应（PCR），使用的酶是从在温泉中生活的细菌体内提取的DNA聚合酶。这种细菌的酶已经在进化中获得耐高温的能力，因此其DNA聚合酶不会被反复的加热破坏。

这些工具使得科学家们能够“改写细胞之书”，意即向生命体的基因组中插入新的基因。农作物科学家希望把抗虫、抗涝、抗除草剂基因植入植物中，还希望结合改进作物风味、提高增长率的基因。但这也有潜在的风险，具体而言，比如抗除草剂的基因有可能会从农作物体内转移到杂草的体内，产生“超级杂草”的新品种。人们尚不知晓这种基因跨物种“横向”转移的概率有多大。

有些人反对基因工程，认为篡改基本的生命材料DNA是违背伦理的，无论对象是细菌、人类、西红柿还是绵羊。这种反对意见是可以理解的，而且若以它不科学为由来驳斥就太傲慢了。不过这种意见的确与我们对生命分子基础的认识不太契合。一旦意识到我们的基因组成是多么随机——即便称不上任性，恐怕我们就很难再继续把它看作神圣不可侵犯的。我们的基因组里到处都是寄生着的废品，充斥着30亿年进化的残余。这套不成体统的文库里面似乎并没有什么优雅的、值得尊崇的东西，而真正值得尊崇的应该是蛋白质，一群群勤勤恳恳的蛋白质从长篇的废话中努力地筛选出有意义的片段。这一整套工作完成得如此之好，的确令人惊讶。但正如大多数生命现象一样，这也只是得过且过的办法，效率和整洁并不是重要的问题。