移码突变的加减法算术奇迹:克里克与布伦纳原黄素诱变确证三联体密码
1961 年 12月30日 · 原黄素(Proflavin)扁平嵌入剂染料、大肠杆菌 B 菌株平板与 T4 噬菌体 rII 突变株噬菌斑
你知道吗?
在生命的机器语言里,多一个字节是乱码,少一个字节是崩溃,唯有凑满三个才能重启系统。
当DNA双螺旋被提出后,物理学家伽莫夫提出了菱形密码假说,但三联体是否重叠、阅读框如何起始依然争论不休。1961年弗朗西斯·克里克与悉尼·布伦纳在剑桥卡文迪许实验室完成了一场堪称纯粹智力体操的遗传学实验。他们利用平面荧光染料原黄素能够嵌入DNA碱基对之间诱发单个碱基插入(定义为+)或缺失(定义为-)的特性,系统研究了烈性T4噬菌体的rII基因。
单个(+)突变或单个(-)突变都会导致噬菌体彻底丧失在λ溶源性大肠杆菌K12上裂解成斑的能力,因为这打乱了其下游全部氨基酸阅读框。然而,当他们通过遗传杂交将一个(+)突变与一个(-)突变放在同一噬菌体基因组中时,奇迹出现了:两者之间的区域虽然错乱,但下游阅读框得以矫正,噬菌斑神奇地重新出现!
更具决定性的是,当组合两个(+)或两个(-)时依然致命,唯独将三个(+)或三个(-)突变拼在一起时,野生型表型彻底恢复!这场没有任何生化测序介入的纯遗传杂交,以坚不可摧的数学加减法证明:生命的阅读框必须严格以三联体为步长前进。