作者：Bruce McLaughlin 博士

本文提出证据表明上帝是生命遗传密码的起源者，并且祂在希伯来文的《创世记》中对该密码加密了信息。

 

引言

上帝的无限性使祂能够瞬时追踪你、我以及宇宙的所有可能历史与未来，这对祂来说并不比我们数一辆自行车的轮子更难。犹太-基督教传统认为上帝安排了妥拉中由连缀词构成的304,805字符字符串，不仅要揭示属灵信息，还要加密关于宇宙起始及其随时间演化的基本信息，包括完整的物理学、化学、生物学和人类历史……信息中的信息。

在 B. McLaughlin 的《生成倒数精细结构常数的起源》（Genesis of the Reciprocal Fine Structure Constant）一文中，若干关键的物理/数学无量纲数由《创世记》第一节的前12个字符预测得到。是否有可能同一串12个字符也提供有关遗传密码的密码子及其对应氨基酸的信息？在64个密码子的情况下，创世记第一节的前12个字符能否暗示哪些密码子集合指定特定氨基酸？

 

背景

基因由复杂的核苷酸序列组成的认识是遗传学研究的一大突破。然而，在早期发现阶段，编码一个氨基酸所需的核苷酸数尚不清楚。已知有四种类型的核苷酸用于编码生命的20种氨基酸。若将四种核苷酸两两组合，仅有16种不同组合，无法编码20种氨基酸。若三联组合，则有64种组合。每个三元核苷酸组合称为一个密码子。曾有人认为只有20个密码子用于指定氨基酸。然而现在已理解，多达六个不同的核苷酸三联体可能指定同一种氨基酸。用“简并性”（degeneracy）一词来描述某一氨基酸可能由多个密码子指定的事实。遗传密码的基本特征现已确立：它是无重叠的三联码且无标点。每个三联体称为一个密码子，由三个相邻的核苷酸组成并指定一个特定的氨基酸。

 

密码子与氨基酸的自然数序

密码子可以同等良好地由以下方式定义：（1）来自集合 [U, C, A, G] 的有序3字母集合，（2）一个十进制数（0 – 63），（3）一个四进制三元组（000 – 333），以及（4）一个三进制四元组（0000 – 2100）。将四进制三元组000到333表示为UUU到GGG（通过赋值 U=0、C=1、A=2 和 G=3）就为构成生命遗传密码的0到63号密码子创建了自然数序（表1）。该数序也可表示为三进制四元组（0000到2100）。每个四元组可以视为 Lipschitz 四元数（a + bi + cj + dk），其范数定义为 a2 + b2 + c2 + d2。这些范数，如同密码子的数值位置一样，从偶到奇交替，这在处理三进制四元组时有助于偶/奇分类。

基于观察，许多生命的氨基酸在自然数序中由两个相邻的密码子（偶/奇）唯一指定。如果这一规则贯穿始终，每一对相邻的偶/奇密码子将指定不同的氨基酸。对于苯丙氨酸（Phe）、酪氨酸（Tyr）、半胱氨酸（Cys）、组氨酸（His）、谷氨酰胺（Gln）、天冬酰胺（Asn）、赖氨酸（Lys）、天冬氨酸（Asp）和谷氨酸（Glu）而言，确实如此。每种氨基酸由两个相邻的偶/奇密码子指定，共计18个密码子。但对于其余11种氨基酸，这一模式并不成立。在剩余的46个密码子中，创世记第一节的前12个字符能否暗示哪些密码子集合指定剩下的11种氨基酸（以及3个终止位点）？         

 

COD   BA4  BA10  AMA   BA3            NORM

UUU   000      0          苯丙氨酸      0000                0

UUC   001      1          苯丙氨酸      0001                1

UUA   002      2          亮氨酸      0002                4

UUG   003      3          亮氨酸      0010                1

 

UCU   010      4          丝氨酸       0011                2

UCC    011      5          丝氨酸       0012                5

UCA   012      6          丝氨酸       0020                4

UCG   013      7          丝氨酸       0021                5

 

UAU   020      8          酪氨酸       0022                8

UAC   021      9          酪氨酸       0100                1

UAA   022      10        终止     0101                2

UAG   023      11        终止     0102                5

 

UGU   030      12        半胱氨酸      0110                2

UGC   031      13        半胱氨酸      0111                3

UGA   032      14        终止     0112                6

UGG   033      15        色氨酸       0120                5

 

CUU   100      16        亮氨酸      0121                6

CUC    101      17        亮氨酸      0122                9

CUA   102      18        亮氨酸      0200                4

CUG   103      19        亮氨酸      0201                5

 

CCU    110      20        脯氨酸       0202                8

CCC    111      21        脯氨酸       0210                5

CCA    112      22        脯氨酸       0211                6

CCG    113      23        脯氨酸       0212                9

 

CAU   120      24        组氨酸       0220                8

CAC    121      25        组氨酸       0221                9

CAA   122      26        谷氨酰胺      0222                12

CAG   123      27        谷氨酰胺      1000                1

 

CGU   130      28        精氨酸      1001                2

CGC    131      29        精氨酸      1002                5

CGA   132      30        精氨酸      1010                2

CGG   133      31        精氨酸      1011                3

 

AUU   200      32        异亮氨酸        1012                6

AUC   201      33        异亮氨酸        1020                5

AUA   202      34        异亮氨酸        1021                6

AUG   203      35        甲硫氨酸      1022                9

 

ACU   210      36        苏氨酸       1100                2

ACC    211      37        苏氨酸       1101                3

ACA   212      38        苏氨酸       1102                6

ACG   213      39        苏氨酸       1110                3

 

AAU   220      40        天冬酰胺      1111                4

AAC   221      41        天冬酰胺      1112                7

AAA   222      42        赖氨酸      1120                6

AAG   223      43        赖氨酸      1121                7

 

AGU   230      44        丝氨酸       1122                10

AGC   231      45        丝氨酸       1200                5

AGA   232      46        精氨酸      1201                6

AGG   233      47        精氨酸      1202                9

 

GUU   300      48        缬氨酸      1210                6

GUC   301      49        缬氨酸      1211                7

GUA   302      50        缬氨酸      1212                10

GUG   303      51        缬氨酸      1220                9

 

GCU   310      52        丙氨酸      1221                10

GCC    311      53        丙氨酸      1222                13

GCA   312      54        丙氨酸      2000                4

GCG   313      55        丙氨酸      2001                5

 

GAU   320      56        天冬氨酸      2002                8

GAC   321      57        天冬氨酸      2010                5

GAA   322      58        谷氨酸      2011                6

GAG   323      59        谷氨酸      2012                9

 

GGU   330      60        甘氨酸      2020                8

GGC   331      61        甘氨酸      2021                9

GGA   332      62        甘氨酸      2022                12

GGG   333      63        甘氨酸      2100                5

Table 1. 生命氨基酸的编码

 

分析

为便于分析，请考虑按颜色编码的 12×12 矩阵，记为 M（图 1）；该矩阵是 B. McLaughlin 在 Genesis of the Reciprocal Fine Structure Constant 一文中分析的核心。M 是由创世记第一节的前 12 个字符构成的。

在本文中，依据特定规则将某些矩阵元素赋予非黑色。颜色不重叠，每一种颜色代表一个密码子（例如 0120 或 1022）或作为相交字符串组合在一起的多个密码子。

 

着色规则

 

  • 如果两个或多个 偶数， 三进制四位组，在矩阵 M 中以相交字符串形式出现，则相应的偶/奇四位组对编码相同的氨基酸。字符串可以向上、向下、向左、向右或沿对角线读取。两个相交的字符串可以没有公共元素，也可以有多个公共元素，但它们必须至少有一个连续的元素。此外，等价的相交字符串模式可能出现在多个矩阵位置。

 

  • 任何偏离偶/奇模式的情况都要求为每个单独的密码子识别出一条字符串。

 

这将涵盖 46 个密码子和 11 种氨基酸（另加 3 个终止）。每个剩余的 9 种氨基酸由一对偶/奇密码子指定。

 

0   2   0   2   1   2   0   2   0   1   2   1

 

0   0   0   0   0   1   0   0   0   0   0   0

 

1   1   0   2   0   0   1   1   0   0   2   0

 

0   2   0   2   1   2   0   2   0   0   2   0

 

0   1   0   0   0   0   0   0   0   0   0   1

 

0   0   0   1   0   1   1   2   1   1   1  0

 

0   2   0   0   0   0   1   1   0   1   0   0

 

2   1   2   0   0   1   2   0   0   0   0   1

 

0   2   0   0   0   0   1   1   0   0   0   0

 

1   1   0   0   2   0   1   0   0   0   1   0

 

0   0   1  0   0   0   0   0   1  0  0   1

 

0   2   0   0   0   0   0   0   0   0   2  1

 

Figure 1.  矩阵 M 与不重叠相交字符串簇

 

在图 1 中可以识别出下列不重叠的相交字符串集合。

 

  • 黄色 字符串表示 0120，定义了 Trp 的独立编码。

 

  • 浅绿色 字符串表示 1022，定义了 Met 的独立编码。

 

  • 棕色 字符串 1012、1020 和 1021 相交以定义编码 Ile 的三个字符串。

 

  • 浅蓝色 字符串 0202 和 0211 相交以定义编码 Pro 的两个相应奇/偶对。

 

  • 橙色 字符串 1210 和 1212 相交以定义编码 Val 的两个相应奇/偶对。

 

  • 灰色 字符串 2020 和 2022 相交以定义编码 Gly 的两个相应奇/偶对。

 

  • 红色 字符串 0002、0121 和 0200 相交以定义编码 Leu 的三个相应奇/偶对。

 

  • 紫色 字符串 1001、1010 和 1201 相交以定义编码 Arg 的三个相应奇/偶对。

 

  • 深绿色 字符串 0011、0020 和 1122 相交以定义编码 Ser 的三个相应奇/偶对。该字符串相交还指定了 1221 和 2000，它们定义了编码 Ala 的两个相应奇/偶对。五个偶数密码子可以通过将最小的三个和最大的两个分组来进一步划分。

 

  • 深蓝色 字符串 1100 和 1102 相交以定义编码 Thr 的两个相应奇/偶对。该字符串相交还指定了 0101、0102 和 0112，以定义 STOP 的独立编码。这五个密码子可以通过将最小的三个和最大的两个分组来进一步划分。

 

表 2. 对应于不重叠相交字符串簇的氨基酸

 

0   2   0   2   1   2   0   2   0   1   2   1

 

0   0   0   0   0  1   0   0   0   0   0   0

 

1   1   0   2   0   0   1   1   0   0   2   0

 

0   2   0   2   1   2   0   2   0   0   2   0

 

0   1   0   0   0   0   0   0   0   0   0   1

 

0   0   0   1   0   1   1   2   1   1   1   0

 

0   2   0   0   0   0   1   1   0   1   0   0

 

2   1   2   0   0   1   2   0   0   0   0   1

 

0   2   0   0   0   0   1   1   0   0   0   0

 

1   1   0   0   2   0   1   0   0   0   1   0

 

0   0   1   0   0   0   0   0   1   0   0   1

 

0   2   0   0   0   0   0   0   0   0   2   1

 

图 2。包含所有 64 个密码子之相交字符串的 2 个簇的矩阵 M

 

顺便提一句，矩阵 M 的一小部分可用于生成图 2 所示的所有 64 个密码子的三进制四元组字符串。 但是，在图 2 中，字符串组无法连接到特定的蛋白质。

 

结论

通过对图 1 中不重叠的相交字符串簇进行逆向工程并使用三进制四元组（密码子）分配规则，64 个密码子指向 21 个实体。 等价地，64 个四元组 000 到 333（UUU 到 GGG）映射到 21 个实体。 仅从图 1 无法确定这 21 个实体由 20 种氨基酸加上 STOP 组成； 也无法确定这 64 个密码子实际上是核苷酸字符串。 然而，图 1 中的信息仅来自《创世记》第一节的前 12 个希伯来字符。 在《妥拉》的其余 304,805 个字符中还加密了大量其他信息。