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语言学可以帮助我们理解遗传密码的一些奇怪之处

开心的月饼 2023-09-06 08:53:46 生活常识

语言学家将遗传密码与核苷酸充当字母的语言进行了比较,并引入了“符号核苷酸”的概念——能够区分密码子(DNA编码单位)的最小元素。根据这种方法,DNA的生化特征作为信息特征发挥作用。

语言学可以帮助我们理解遗传密码的一些奇怪之处

信息方法的灵活性使研究人员能够突出生化特征无法解释的事实,这些事实通常被认为是对遗传密码普遍规律的偏离。该研究发表在《生物系统》杂志上。

遗传密码具有双重特征:它不仅包含生化特性,而且还具有符号学或语义维度。符号学是一门研究通过符号处理信息的一般规律的科学。研究人员发现文本和遗传密码之间有相似之处,例如,基因携带有机体发育的程序,而该程序类似于根据某些规则编写的文本。

符号学理论允许将核苷酸视为信息载体而不是生物分子。关键的遗传过程可以从文本操作的角度来描述:阅读、转录、翻译、校对、编辑。

康德波罗的海联邦大学和俄罗斯科学院社会科学科学信息研究所的研究人员注意到,DNA中的相同核苷酸根据其位置的不同,在遗传信息处理中具有不同的价值。

因此,当蛋白质按照写在基因中的“配方”在细胞中合成时,特殊的细胞“机器”——核糖体——会三三个地读出核苷酸,对于每个这样的三联体(称为密码子),它们选择一个特定的氨基酸。在64种可能的核苷酸“A”、“T”、“G”和“C”组合中的32种情况中,第三个位置可以被它们中的任何一个占据,并且这不会影响结果——识别的氨基酸。发生这种情况是因为相同的氨基酸可以由几个不同的核苷酸三联体编码。

因此,为了了解需要哪种氨基酸,核糖体在读出每个字母时,首先关注其在三联体中组合的“含义”。由于密码子中最后一个核苷酸的“摆动”位置,这被称为摆动。为了从数据传输的角度来描述它,语言学家引入了术语“符号核苷酸”——一种使他们能够区分核苷酸三联体和另一个核苷酸三联体的最小元素。

在这方面,科学家们建议不要像通常那样将核苷酸与字母进行比较,而是将它们与其他语言实体——声音,或更准确地说,音素(一种语言元素,仅包括区分符号所必需的特征)相关联。字母不是语言单位;它仅用于指定书面声音。

与音素的类比可以解释核苷酸的两个独特特征如何与它们根据核苷酸在密码子内的位置而变化的意义相关联。

这预设了遗传密码的最小单位不是核苷酸,而是它们的独特特征。这些特征根据它们在三元组中的位置而具有不同的相关性——在第二个位置中最大,在第三个位置中最小,低至零。第三位的核苷酸在物理意义上存在,但在符号学意义上可能不存在(从其独特价值的角度来看)。

每个核苷酸都有两个独特的特征:氢键的数量(两个或三个)和碳环(一个或两个)。这些特征与核苷酸彼此结合相关。因此,具有两个环的核苷酸对应于具有一个环的核苷酸(反之亦然),但具有相同数量的氢键。然而,就密码子的第三个位置而言,这种规律性可以改变。

“使用符号学方法可以确定每个核苷酸在区分密码子方面所起的作用,并将摆动视为一种特殊的阅读模式。作为进化的产物,遗传密码在符号学上是异质的——在密码子的一半中(32)第三个位置是无关紧要的,在三十种情况下,它以一半的强度起作用(只有一个特征,环的数量是相关的);并且只有在色氨酸的情况下,这两个特征同等参与。

“信息符号学方法使[我们]能够补充遗传密码的常见描述。早期的弗朗西斯·克里克在谈到与第三个位置相关的遗传密码规律性的偏差时,称它们“超出了明显的意义”。然而,从符号学的角度来看,核苷酸的特殊位置可能有一个有意义的解释,因为它的主要功能是将一个密码子与另一个密码子分开,只有第二个功能是区分密码子,”SurenZolyan博士说语言学博士,教授,波罗的海联邦大学人文学院首席研究员。


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