导读：64种DNA碱基排列组合形成了生命必须的20种氨基酸。为什么DNA碱基排列组合数远远超出所需呢？它们的存在只是重复和浪费么？
图中用小西红柿代表核糖体，试图展现核糖体作为生命的中心，帮助将遗传信息翻译成蛋白质的过程。
64种DNA碱基排列组合形成了生命必须的20种氨基酸。为什么DNA碱基排列组合数远远超出所需呢？它们的存在只是重复和浪费么？
地球上所有的生命都通过DNA(对少许的病毒来说,是RNA)来储存遗传信息, 并通过DNA表达成蛋白质来构成细胞，进而执行生命体的种种指令。
遗传密码是将DNA翻译成蛋白质的一套特殊指令。DNA由四种分子(又称为碱基)组成, 通常用A, G, T, C来代表。DNA的编译是通过将每三个DNA碱基读取为一个氨基酸, 进而组成蛋白质。这种三个连续的DNA碱基被称为“密码子”。
用四种DNA碱基进行排列组合, 密码子共有4的三次方,即64种不同的排列方式。然而组成蛋白质的氨基酸只有20种。科学家们发现, 不同的密码子(DNA碱基组合)会被翻译成同一个氨基酸。例如GCU, GCC, GCA, GCG这四种密码子都会被翻译成丙氨酸(Alanine)。科学家们认为这些不同的密码子将被翻译成同一种氨基酸，包含的只是重复的信息，而将其称为“冗余密码子”。
看到这里, 大概很多人会和我一样想问这个问题: 这些“冗余”密码子的作用真的完全相同吗? 大自然真的会这么低效吗?
美国加州大学旧金山分校维斯曼（Weissman）研究组的科学家们于2012年3月28日发表在《自然》(Nature)的一篇 文章 对这个问题给出了部分回答。
维斯曼研究组利用一种新的“核糖体分析”技术来检测活细胞里的基因活性，包括蛋白质合成的速度。他们在检测细菌中的蛋白质合成速度时发现，即便是很轻微的DNA序列的改变都可能对蛋白质合成速度产生巨大的影响。他们发现即使是“沉默突变”（只改变单个DNA碱基但不影响其合成的氨基酸）这样看似微不足道的变化，也能将蛋白质合成的速度减缓到其正常速度的1/10甚至更慢。
这个新发现向生物学界50余年来的基本“冗余密码子”假说提出了质疑。新发现可能会大大提高工业界蛋白质的生产效率，有益于生物燃料以及用于治疗糖尿病、癌症等多种常见病所需的生物医药的生产。
维斯曼教授认为，“这些过去被认为是冗余的密码子显然并不是单纯的重复。 我们虽然还不知道具体的机理，但我们的新研究表明大自然在筛选密码子的过程中，会在考虑其编译的氨基酸产物的同时也会考虑其编译的速度。”
对编译速度的选择，类似于我们给朋友发短信的时候，有时会写“NP”而非“No Problem”。虽然他们意思相同，写“NP”不是打字方便要快一些么？
译者PS：会不会其实这20种氨基酸也是各自由于其密码子的不同而有着微小的尚未被发现的差别呢？
本文编译自: 加州大学旧金山分校网站3月28日
图片: Gene-Wei Li/UCSF
