中心法则的意义分析

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1、中心法则的意义分析：N031：A：1000－8934(2012)05－0001－05中心法则作为分子生物学最基本、最重要的理论之一，对当代分子生物学的发展起到了极大地推动作用。然而，在分子生物学领域，自其产生到现在一直存在着很多争议。作为一个科学假设的中心法则，对其进行系统的语义分析有益于这一理论的意义澄清。那么在什么样的一个基底上对其进行语义分析？我们认为这一基底应该是语境论。结构学、生物化学和信息学路线是一直较为公认的分子生物学研究中三条主要的路线。[1]中心法则的产生是以生化信息学方法为基础的。其产生的模

2、式是假说演绎的，即先利用有限的证据提出一个假说，然后根据假说演绎出若干理论，最后等待证据检验所演绎的结论，其过程是假说演绎检验。伴随着分子生物学的不断发展，这一演绎检验的过程不断循环往复。正是在这种循环往复的过程中，中心法则的语形发生着不断地转变。同时，在此过程中，不断有新的生物学概念的提出，不断有新旧生物学概念的更替。在这里既包括新的概念的提出及其所被赋予的特定意义，又包括同一概念在不同的研究范围中所包含的不同的生物学意义。也就是说，在这一过程中中心法则的语义不断地发生变迁，而这种变迁是在分子生物学纵向语境的

3、不断变化中实现的。1中心法则的语义变迁自克里克在1958年提出中心法则至今，中心法则已经经过了半个多世纪的丰富和发展。我们可以将其发展的整个过程大致分为三个阶段：克里克最初提出的经典的中心法则；20世纪7080年代被修正和丰富的中心法则；20世纪末基因组及后基因组时代下的中心法则。最初被克里克描述的中心法则如图1所示。图1最初被克里克描述的中心法则图箭头表示在三大类生物大分子DNA、RNA和蛋白质间信息传递或流动所有可能的方向。它揭示了生命遗传信息的流动方向或传递规律。结合当时的理论背景和认识论背景，克里克对所

4、描述的中心法则做了进一步的分析，最终提出了中心法则最初的基本形式：上式描述了由碱基氨基酸蛋白质这一基本过程。对这一过程中代码的语义分析，必然无法脱离整个理论的语义结构。因为，在以上所描述的过程中，任意一次结构的上升，都必然会伴随着其代码的语义调整。在中心法则中，碱基位于一个基础的层面，成为生物学解释与物理、化学解释的纽带。例如，在化学中GAA是作为氨基乙酸的代码，然而，在生物学中，它却表示对应于谷氨酸的遗传密码。当我们对其结构上升，多个连续的三联体碱基序列自然也就对应多个连续的氨基酸序列。当碱基序列发生变化时，

5、也就必然地导致氨基酸序列发生变化。有序列的碱基链和氨基酸链又分别构成了DNA和蛋白质。自此，就构成了最初的中心法则：蛋白质作为生物性状形成的工作分子是由构成DNA的碱基序列所决定，我们把这种碱基序列称之为遗传信息。同时，由于当时生物学理论背景及研究对象的限制，自然决定了中心法则从DNA到RNA到蛋白质严格的单程信息流路线，以及从DNA序列到RNA序列到蛋白质氨基酸序列严格的共线性。由上可以得到，单一的碱基符号的语义形成是在中心法则整个的语义结构中实现的，碱基序列在生物学语境中的语义表达同样也无法脱离中心法则的语

6、义结构。而整个中心法则的语义实现又是在当时特定的语境下完成。也就是说，特定语境的确立，决定了中心法则的语义解释，确定了中心法则在当时语境下的解释伸缩度。随着分子生物学的发展，1970年Temin等在RNA病毒中发现了RNA逆转录酶，说明了RNA到DNA逆向转录的可能性。[2]之后，又有人发现细胞核里的DNA还可以直接转译到细胞质的核糖体上，不需要通过RNA即可以控制蛋白质的合成。[3]此时，中心法则被修正为如图2所示。图2修正后的中心法则图而中心法则的语义解释，也就由之前的严格的单程式变迁为一种中途单程式。从2

7、0世纪70年代开始，分子生物学家对真核生物进行了大量的研究，发现了基因上存在的非编码序列，从而产生了内含子与外显子的区别。20世纪80年代末，分子生物学家又报道了多种RNA编辑的类型。这些都说明了蛋白质序列在DNA序列上的非连续性及非对应性。这又要求中心法则的语义解释由之前的严格共线性转变为非共线性。这都是由于分子生物学纵向语境的变化，导致了中心法则语义边界的改变，从而使其语义的解释范围及解释伸缩度发生改变。理论背景及认识论背景的不同，便造成了中心法则概念的语义扩张。这种语义的扩张通过再语境化的功能，继而又成为

8、其它生物学理论的语义语境。中心法则的理论发展，就是在这种语境转变，或者说是再语境化的过程中不断实现其语义转变。在分子生物学中，还有非DNA分子模板(如细胞模板、糖原以及一些细胞级的非分子模板)、朊病毒等的出现。虽然，这些只是出现在离体实验中，应只属于尚未定论的科学预测。但是，它们强力说明着：在生物系统中，信息流的传递是多元和多层次的，它们在细胞中构成了一个精密的时空框架，中心法则仅仅只