manbet手机版诺贝尔演讲，1962年12月11日

manbet手机版关于遗传密码

manbet手机版威尔金斯在今年的诺贝尔奖演讲中描述了诺贝尔奖表彰中涉及的DNA结构和复制的部分工作。manbet手机版沃森和我提出的关于DNA复制的观点也被提到manbet手机版科恩伯格manbet手机版在1959年的诺贝尔演讲中，他介绍了他在试管中DNA酶合成方面的杰出研究。manbet手机版在这里，我将讨论生命物质中信息传递的一个相关问题——遗传密码——的现状，这个问题长期以来一直引起我的兴趣，我的同事和我，以及其他许多人，最近一直在做一些实验工作。

manbet手机版现在看来，任何蛋白质的氨基酸序列都是由特定核酸分子某些区域的碱基序列决定的。manbet手机版蛋白质中有20种不同的氨基酸，核酸中有4种主要的碱基。manbet手机版遗传密码描述了一个由二十种或更多的东西组成的序列是如何由四种不同类型的东西组成的序列决定的。

manbet手机版几乎没有必要强调这个问题在生物学上的重要性。manbet手机版似乎任何生物体的大部分遗传信息(如果不是全部的话)都是由核酸携带的——通常是DNA，尽管某些小型病毒使用RNA作为它们的遗传物质。manbet手机版很可能这些信息中的大部分是用来确定该生物蛋白质的氨基酸序列的。manbet手机版(我们还不知道遗传信息是否还有其他主要功能。)manbet手机版Beadle的经典口号表达了这一想法:“一个基因-一种酶”，或者用今天更复杂但更麻烦的术语:“一个顺子-一个多肽链”。

manbet手机版二十种氨基酸和四种碱基，在整个自然界中都是相同的，这是生物化学中比较引人注目的概括之一——令人惊讶的是，在生物化学教科书中几乎没有提到过这一点。manbet手机版据我所知，目前公认的20种氨基酸是我和沃森在1953年夏天回复伽莫夫的一封信时首先提出的。

manbet手机版在这次讲座中，我将不涉及这个问题的技术细节，如果只是因为我最近写了这样一篇综述的话^{manbet手机版1}manbet手机版很快就会出现。manbet手机版我也不讨论信使RNA和蛋白质合成的生化细节，因为沃森已经谈到了这些。manbet手机版相反，我要问一些关于遗传密码的一般性问题，并问我们现在能回答到什么程度。

manbet手机版让我们假设遗传密码很简单，然后问一个氨基酸有多少个碱基编码?manbet手机版这很难通过一对碱基来实现，因为四种不同的东西只能组成4 × 4 = 16对不同的碱基，而我们至少需要20对碱基，可能还需要1到2对碱基来作为空间或其他目的。manbet手机版但是，三组碱基有64种可能。manbet手机版用一个词来表示一组编码一个氨基酸的碱基是很方便的，我将用“密码子”这个词来表示。

manbet手机版这就引出了第一个问题。manbet手机版密码子重叠吗?manbet手机版换句话说，当我们阅读遗传信息时我们是否发现了一个碱基是两个或多个密码子的成员?manbet手机版现在看来相当确定的是密码子不重叠。manbet手机版如果是这样的话，由于突变引起的单个碱基的变化应该会改变两个或两个以上(相邻的)氨基酸，而典型的变化是单个氨基酸，无论是在“自发”突变的情况下，如发生在异常的人类血红蛋白中，还是在化学诱导突变的情况下，如由亚硝酸和其他化学物质作用于烟草花叶病毒所产生的突变^{manbet手机版2}manbet手机版．manbet手机版因此，密码子很可能不会重叠。

manbet手机版这就引出了下一个问题。manbet手机版碱基序列如何划分为密码子?manbet手机版在完全规则的核酸主干中，没有任何东西告诉我们如何将碱基分组成密码子。manbet手机版例如，如果所有的密码子都是三组，那么除了对消息的正确解读之外，如果我们不在正确的位置开始分组，就会得到两个不正确的解读。manbet手机版我和我的同事^{manbet手机版3.}manbet手机版最近获得的实验证据表明，基因信息的每一部分确实是从一个固定的点读取的，可能是从一端。manbet手机版这与实验证据非常吻合，最清楚地体现在丁齐斯的工作中^{manbet手机版4}manbet手机版氨基酸以线性顺序组装成多肽链，从链的氨基端开始。

manbet手机版这就引出了下一个一般性问题:密码子的大小。manbet手机版一个密码子有多少个碱基?manbet手机版就是我刚才提到的那些实验^{manbet手机版3.}manbet手机版强烈建议所有(或几乎所有)密码子都由三组碱基组成，尽管我们的数据并不能完全排除三的倍数，比如6或9。manbet手机版我们通过研究r基因A和B顺子的突变得出了这一结论_{manbet手机版2}manbet手机版噬菌体T4位点。manbet手机版这些突变被认为是由于基因信息中增加或减少了一个或多个碱基。manbet手机版它们通常是由吖啶产生的，不能被突变剂逆转，突变剂只是将一种碱基变成另一种碱基。manbet手机版此外，这些突变几乎总是使基因完全失去活性，而不是部分失去活性。

manbet手机版通过成对测试这些突变体，我们可以将它们无一例外地分配到两个类中的一个，我们称之为+和-。manbet手机版为简单起见，可以认为+类在遗传信息的某个地方有一个额外的碱基，而-类的碱基太少了。manbet手机版关键的实验是通过基因重组，将三个相同类型的突变体组合成一个基因。manbet手机版也就是说，(+ with + with +)或(- with - with -)。manbet手机版单个+或一对+(+ + +)会使基因完全失去活性，而适当选择的三个+则具有一定的活性。manbet手机版对这些结果的详细检查表明，如果从一端开始以三组方式读取消息，这正是我们所期望的结果。

manbet手机版有时我们会被问到，如果我们在一个基因中放入四个+会有什么结果。manbet手机版为了回答这个问题，我的同事们最近把不只是4个，而是6个以上的数字放在一起。manbet手机版在我们的理论中，这样的组合是活跃的，尽管四个或五个的组合不是活跃的。manbet手机版我们也花了很长时间来解释所谓的“分钟”的产生。manbet手机版也就是说，基因在非常低的效率下工作的组合。manbet手机版我们详细的结果符合这样的假设:在某些情况下，当机制出现一个不代表氨基酸的三元组(称为“无意义”三元组)时，它偶尔会出错，读取到的碱基只有两个，而不是通常的三个。manbet手机版这些结果也使我们能够确定基因信息的阅读方向，在这种情况下，从左到右，作为r_{manbet手机版2}manbet手机版区域按惯例绘制。manbet手机版我们计划马上就所有这些工作写一份详细的技术说明。manbet手机版我们的想法的最后证明只能通过详细研究蛋白质的氨基酸序列的改变所产生的类型的突变在这里讨论。

manbet手机版我们的结果还进一步提出了一个一般性的结论。manbet手机版看来废话三胞胎的数量相当少，因为我们只是偶尔遇到它们。manbet手机版然而，这一结论不如我们对遗传密码一般性质的其他推论可靠。

manbet手机版目前还没有直接证明遗传信息与其产物是共线性的。manbet手机版也就是说，基因的一端编码多肽链的氨基端，另一端编码羧基端，随着基因的发展，按照氨基酸在多肽链中的线性顺序依次到达中间的密码子。manbet手机版这似乎是很有可能的，特别是已经证明，在几个系统中，影响同一氨基酸的突变在遗传图谱上非常接近。manbet手机版一个基因和它所产生的多肽链的共线性的实验证明可能会在明年左右得到肯定。

manbet手机版在这一点上，我们还可以问一个关于遗传密码的一般性问题。manbet手机版密码是通用的，也就是说，在所有生物中都是一样的吗?manbet手机版初步证据表明，很可能是这样。manbet手机版例如，类似兔血红蛋白的物质可以用无细胞系统合成，部分来自兔网织红细胞，部分来自兔网织红细胞manbet手机版大肠杆菌^{manbet手机版5}manbet手机版．manbet手机版如果这两种生物的密码有很大不同，这种情况就不太可能发生。manbet手机版然而，正如我们将要看到的，现在可以通过更直接的实验来测试代码的普遍性。

manbet手机版在以DNA为遗传物质的细胞中，人们不相信DNA本身直接控制蛋白质合成。manbet手机版正如沃森所描述的，人们相信DNA的碱基序列——可能只是其中一条链的碱基序列——被复制到RNA上，然后这种特殊的RNA充当遗传信使，指导氨基酸连接成多肽链的实际过程。manbet手机版编码问题的突破来自于manbet手机版Nirenbergmanbet手机版和Matthaei^{manbet手机版6}manbet手机版人们可以利用合成RNA来达到这一目的。manbet手机版他们特别发现，当将聚尿酸(一种每一个碱基都是尿嘧啶的RNA)添加到一个已知可以合成多肽链的无细胞系统中时，它将促进聚苯丙氨酸的合成。manbet手机版因此，苯丙氨酸的一个密码子似乎是序列UUU(其中U代表尿嘧啶:以同样的方式，我们将分别用A、G和C代表腺嘌呤、鸟嘌呤和胞嘧啶)。manbet手机版这一发现为对遗传密码进行快速但有些混乱的攻击开辟了道路。

manbet手机版在这里详细审查这项工作是不合适的。manbet手机版我在前面提到的评论中批判性地讨论了早期的工作^{manbet手机版1}manbet手机版但这一领域的研究速度如此之快，以至于最近的实验在某种程度上已经使它过时了。manbet手机版然而，可以安全地得出一些一般性的结论。

manbet手机版到目前为止，尼伦伯格和他的同事主要使用这种技术manbet手机版6manbet手机版并通过manbet手机版奥乔亚manbet手机版他的团队^{manbet手机版7}manbet手机版他一直在用酶的方法合成含有四种碱基中的两种或三种的“随机”聚合物。manbet手机版例如，一个多核苷酸，我将称为聚(U,C)，具有大约等量的尿嘧啶和胞嘧啶(假设)随机顺序，将增加氨基酸苯丙氨酸、丝氨酸、亮氨酸和脯氨酸的掺入，可能还有苏氨酸。manbet手机版通过使用不同组成的聚合物并假设三元组编码，可以推断出某些三元组组成的有限信息。

manbet手机版从这些研究中可以发现，每个多核苷酸都包含一组特有的氨基酸。manbet手机版此外，这四种碱基的作用似乎完全不同。manbet手机版将这些方法初步推导出的三元组与实际的三元组进行了比较manbet手机版变化manbet手机版在突变产生的氨基酸序列中显示出相当程度的一致性。manbet手机版此外，这种结合需要与蛋白质合成相同的成分，并被相同的抑制剂所抑制。manbet手机版因此，该系统不太可能是一个完全的人工制品，而很可能与真正的蛋白质合成密切相关。

manbet手机版至于到目前为止提出的实际三胞胎，最初认为可能每一个三胞胎都必须包含尿嘧啶，但这在理论上既不合理，也没有实际的实验证据支持。manbet手机版我的同事Bretscher和Grunberg-Manago获得了第一个证明事实并非如此的直接证据^{manbet手机版8}manbet手机版他证明了聚(C, a)会刺激几种氨基酸的结合。manbet手机版最近其他工人^{manbet手机版9manbet手机版，manbet手机版10}manbet手机版已经报道了其他不含尿嘧啶的多核苷酸的进一步证据。manbet手机版现在看来，64个三胞胎中的许多，可能是大多数，可能编码一种或另一种氨基酸，而且通常几个不同的三胞胎可能编码一种氨基酸。manbet手机版特别地，一个非常优雅的实验II表明(UUC)和(UUG)都编码亮氨酸(括号表示三联体内的顺序尚不清楚)。manbet手机版这一大体观点得到了几条间接证据的支持，这里无法详细说明。manbet手机版不幸的是，这使得用这些方法明确地确定三联体比如果每个氨基酸只有一个三联体的情况要困难得多。manbet手机版此外，使用“随机”序列的多核苷酸来确定三元组中碱基的顺序是不可能的。manbet手机版已经开始构造一端精确序列已知的多核苷酸，但迄今为止获得的结果只是提示性的，而不是结论性的^{manbet手机版12}manbet手机版．manbet手机版然而，从这个和其他未发表的证据来看，多肽链的氨基端很可能对应于多核苷酸链的“右”端，即糖上有2,3 '羟基的那一端。

manbet手机版几乎可以肯定的是，单链RNA可以充当信使RNA，因为聚U是一个没有二级结构的单链。manbet手机版如果聚A加到聚U上，形成双螺旋或三螺旋，该组合是不活跃的。manbet手机版此外，还有初步证据^{manbet手机版9}manbet手机版这表明多核苷酸内的二级结构抑制了刺激蛋白质合成的能力。

manbet手机版与前面提到的间接遗传证据相反，它还没有通过直接的生化方法证明该密码确实是一个三重密码。

manbet手机版人们曾试图通过研究突变所产生的变化来获得不同三胞胎中碱基的相对顺序，但我个人的观点是，在关于三胞胎的组成有更广泛和更可靠的数据之前，这些还为时过早。

manbet手机版几个小组提出的证据^{manbet手机版8manbet手机版，manbet手机版9日,manbet手机版11}manbet手机版聚U既能刺激苯丙氨酸的掺入，也能刺激少量亮氨酸的掺入。manbet手机版这种观察的意义尚不清楚，但不幸的是，它提出了模棱两可的三胞胎的可能性;manbet手机版也就是说，三胞胎可以编码一个以上的氨基酸。manbet手机版然而，人们肯定会认为这样的三胞胎是少数。

manbet手机版这样看来，64个可能的三胞胎中的大多数将被分为20组。manbet手机版来自无细胞系统和突变研究的平衡证据表明，这不是随机发生的，编码相同氨基酸的三胞胎很可能相当相似。manbet手机版这就提出了目前尚未解决的主要理论问题。manbet手机版这种分组可以从理论假设中推导出来吗?manbet手机版不幸的是，不难看出它是如何在进化的极早期阶段通过随机突变而产生的，因此我们所拥有的特定密码可能是一系列历史偶然事件的结果。manbet手机版这一点不仅仅是抽象的。manbet手机版如果代码确实有一些逻辑基础，那么在任何试图推导它的尝试中，考虑所有的证据，包括好的和坏的，都是合理的。manbet手机版如果密码子没有简单的逻辑联系，那么同样的情况就不成立了。manbet手机版在这种情况下，猜测密码子没有什么意义。manbet手机版重要的是提供足够的证据来独立地证明每个密码子。 It is not yet clear what evidence can safely be accepted as establishing a codon. What is clear is that most of the experimental evidence so far presented falls short of proof in almost all cases.

manbet手机版尽管许多实验数据都不确定，但我们现在可以在一定程度上有信心地拒绝过去提出的某些准则。

manbet手机版无逗号的三元组代码
manbet手机版所有这些密码都不太可能，不仅因为遗传证据，还因为无细胞系统的详细结果。

manbet手机版两个字母或三个字母的密码
manbet手机版例如一个代码，其中a等于O, G等于u，如前所述，无单元系统的结果排除了所有这样的代码。

manbet手机版组合三联体代码
manbet手机版在这个编码中，所有给定组合的排列都编码相同的氨基酸。manbet手机版只有经过特别的努力，实验结果才能符合这样的准则。

manbet手机版互补码
manbet手机版这有几种类型。manbet手机版考虑在双螺旋的另一条链上与之互补的某一个三联体的关系。manbet手机版第二个三连音可以被认为是与第一个读音方向相同，也可以被认为是相反的读音方向。manbet手机版因此，如果第一个三元组是UCC，我们认为它与AGG或(相反方向读)GGA有关。

manbet手机版有人认为，如果一个三联体代表一种氨基酸，那么它的补体必然代表相同的氨基酸，或者，在另一类编码中，它的补体将不代表氨基酸，也就是说，这是无稽之谈。

manbet手机版Ochoa的小组最近证明聚A能促进赖氨酸的结合^{manbet手机版10}manbet手机版．manbet手机版由此推测AAA编码赖氨酸。manbet手机版然而，由于UUU编码苯丙氨酸，这些事实排除了上述所有编码。manbet手机版还发现聚(U,G)与聚(A,C)结合的氨基酸有很大不同。manbet手机版类似地，聚(U,C)不同于聚(A,G)^{manbet手机版9manbet手机版，manbet手机版10}manbet手机版．manbet手机版因此，这类理论几乎不可能被证明是正确的。manbet手机版此外，在我看来，从一般的理论原因来看，它们都不太可能。

manbet手机版研究人员已经开始在不同物种的无细胞系统中使用相同的多核苷酸，看看是否所有生物的密码都是一样的。manbet手机版最终，如果代码是通用的，那么就相对容易发现，如果不是通用的，那么它在不同的生物之间有什么不同。manbet手机版到目前为止，初步结果显示大肠杆菌和哺乳动物之间没有明显的区别，这是令人鼓舞的^{manbet手机版10manbet手机版，manbet手机版13}manbet手机版．

manbet手机版因此，目前遗传密码似乎具有以下一般特性:

manbet手机版(1)大多数密码子(如果不是全部的话)由三个相邻的碱基组成。
manbet手机版(2)相邻密码子不重叠。
manbet手机版(3)从某个固定点开始，以正确的三组为单位读取消息。
manbet手机版(4)基因中的编码序列与氨基酸序列共线性，多肽链从氨基端依次合成。
manbet手机版(5)一般来说，每个氨基酸都有一个以上的三联体编码。
manbet手机版(6)不能确定某些三胞胎可能不编码一个以上的氨基酸，即它们可能是不明确的。
manbet手机版(7)编码相同氨基酸的三胞胎可能相当相似。
manbet手机版(8)目前尚不清楚是否存在将这些密码子分组在一起的一般规则，或者这种分组是否主要是历史偶然的结果。
manbet手机版(9)不编码氨基酸的三联体数目可能很少。
manbet手机版(10)前面提出的一些代码，如无逗号的代码、两字母或三字母的代码、组合代码以及各种可转置代码都不太可能正确。
manbet手机版(11)不同生物体内的密码可能是相似的。manbet手机版它可能在所有生物中都是一样的，但这一点尚不清楚。

manbet手机版最后，人们应该补充说，尽管蛋白质合成非常复杂，尽管在合成具有确定序列的多核苷酸方面存在相当大的技术困难，但希望所有这些问题在不久的将来都能得到澄清，并在几年内在健全的实验基础上完全建立遗传密码是合理的。

manbet手机版参考文献被保留到最低限度。manbet手机版更完整的集合将在第一个参考文献中找到。

manbet手机版1.manbet手机版F.H.C.克里克manbet手机版核酸研究进展manbet手机版， J.N.戴维森和沃尔多E.科恩(编辑)，学术出版社有限公司，纽约(在新闻界)。

manbet手机版2.manbet手机版h·g·维manbet手机版z Vererbungslehremanbet手机版， 93 (1962)
manbet手机版a . Tsugitamanbet手机版J. Mol.生物学。manbet手机版， 5(1962) 284, 293。

manbet手机版3.manbet手机版F.H.C.克里克、L.巴美特、S.布伦纳和R.J.瓦茨-托宾，manbet手机版自然manbet手机版192(1961) 1227。

manbet手机版4.manbet手机版M.A.诺顿和Howard M. Dintzis，manbet手机版Proc。国家的。manbet手机版学会科学。manbet手机版美国manbet手机版48(1962) 1822。

manbet手机版5.manbet手机版G.冯·埃伦斯坦和F.李普曼，manbet手机版Proc。国家的。manbet手机版学会科学。manbet手机版美国manbet手机版， 47(1961) 941。

manbet手机版6.manbet手机版j·h·马泰伊和m·w·尼伦伯格，manbet手机版Proc。国家的。manbet手机版学会科学。manbet手机版美国manbet手机版， 47(1961) 1580。
manbet手机版m·w·尼伦伯格和j·h·马泰伊，manbet手机版Proc。国家的。manbet手机版学会科学。manbet手机版美国manbet手机版， 47(1961) 1588。manbet手机版M. W.尼伦伯格，J. H.马泰伊，O. W.琼斯，P .manbet手机版中华民国。manbet手机版国家的。manbet手机版学会科学。manbet手机版美国manbet手机版， 48 (1962)
manbet手机版j·h·马泰伊，o·w·琼斯，r·g·马丁和m·w·尼伦伯格，manbet手机版Proc。国家的。manbet手机版学会科学。manbet手机版美国manbet手机版48 (1962) 666

manbet手机版7.manbet手机版P.兰盖尔，J.F.斯派尔和S.奥乔亚，manbet手机版Proc。国家的。manbet手机版学会科学。manbet手机版美国manbet手机版， 47(1961) 1936。
manbet手机版J.F.斯派尔，P.兰格尔，C.巴西利奥和S.奥乔亚，manbet手机版Proc。国家的。manbet手机版学会科学。manbet手机版美国manbet手机版， 48 (1962)
manbet手机版兰盖尔，斯派尔，巴西利奥和奥乔亚，manbet手机版Proc。国家的。manbet手机版学会科学。manbet手机版美国manbet手机版， 48 (1962)
manbet手机版j·f·斯派尔，p·兰盖尔，c·巴西霍和s·奥乔亚，manbet手机版Proc。国家的。manbet手机版学会科学。manbet手机版美国manbet手机版48(1962) 441。
manbet手机版C.巴西利奥，A.J.瓦巴，P.兰格尔，J.F.斯派尔和S.奥乔亚，manbet手机版Proc。国家的。manbet手机版学会科学。manbet手机版美国manbet手机版48(1962) 613。

manbet手机版8.manbet手机版ms . s . Bretscher和M. Grunberg-Manago，manbet手机版自然manbet手机版， 195 (1962)

manbet手机版9.manbet手机版O.W.琼斯和M.W.尼伦伯格，manbet手机版Proc。国家的。manbet手机版学会科学。manbet手机版美国manbet手机版48(1962) 2115。

manbet手机版10.manbet手机版r·s·加德纳，a·j·瓦巴，c·巴西霍，r·s·米勒，p·兰盖尔和j·f·斯派尔，manbet手机版Proc。国家的。manbet手机版学会科学。manbet手机版美国manbet手机版48(1962) 2087。

manbet手机版11.manbet手机版B.维斯布卢姆，S.本泽和R.W.霍利，manbet手机版Proc。国家的。manbet手机版学会科学。manbet手机版美国manbet手机版48(1962) 1449。

manbet手机版12.manbet手机版a·j·瓦巴、c·巴西利奥、j·f·斯派尔、p·兰盖尔、r·s·米勒和s·奥乔亚，manbet手机版Proc。国家的。manbet手机版阿德莱德大学. .manbet手机版科学。manbet手机版美国manbet手机版48(1962) 1683。

manbet手机版13.manbet手机版h·r·v·安斯坦，r·a·考克斯和j·a·亨特，manbet手机版自然manbet手机版194(1962) 1042。
manbet手机版静电的麦克斯韦,manbet手机版Proc。国家的。manbet手机版学会科学。manbet手机版美国manbet手机版48(1962) 1639。
manbet手机版i。b。Weinstein和a。n。Schechter，manbet手机版Proc。国家的。manbet手机版学会科学。manbet手机版美国manbet手机版48(1962) 1686。