教科書要改寫了？你開(kāi)車在路上，紅綠燈同時(shí)亮起了紅燈和綠燈——這種完全違背常理的混亂，竟然就是科學(xué)家剛剛在一種微生物的遺傳密碼中發(fā)現(xiàn)的驚人真相，它直接粉碎了統(tǒng)治生物學(xué)界60年的“中心法則”鐵律！

這次顛覆性的發(fā)現(xiàn)，其意義可能遠(yuǎn)超你的想象。它不僅挑戰(zhàn)了我們對(duì)生命底層邏輯的認(rèn)知，更可能為治療包括囊性纖維化在內(nèi)的10%遺傳性疾病打開(kāi)全新的大門。這項(xiàng)重磅研究由加州大學(xué)伯克利分校（UC Berkeley）的Dipti Nayak教授和前研究生Katie Shalvarjian領(lǐng)銜，成果2025年11月6日剛剛發(fā)表在《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》（PNAS）上。

這一發(fā)現(xiàn)究竟有多離譜？讓我們走進(jìn)這微觀世界的“法外之地”。

在生物學(xué)的世界里，有一套神圣不可侵犯的“密碼本”。DNA轉(zhuǎn)錄成RNA，RNA每三個(gè)堿基組成一個(gè)“密碼子”，對(duì)應(yīng)一種氨基酸。絕大多數(shù)生物只用20種標(biāo)準(zhǔn)氨基酸來(lái)以此搭建生命的大廈。

在這個(gè)密碼本中，UAG（琥珀密碼子）的含義是絕對(duì)的：“停車！翻譯結(jié)束！”它是紅燈，是句號(hào)，是蛋白質(zhì)合成的終點(diǎn)。

但是，科學(xué)家們?cè)缇妥⒁獾?，有一類特立?dú)行的產(chǎn)甲烷古菌（Methanogenic archaea），它們擁有一種名為吡咯賴氨酸（Pyrrolysine，簡(jiǎn)稱Pyl）的獨(dú)門秘籍——這是生物界的第22種氨基酸。這種氨基酸對(duì)它們代謝甲胺（一種存在于環(huán)境甚至人類腸道中的化合物）至關(guān)重要。

詭異的事情發(fā)生了：編碼這個(gè)Pyl氨基酸的密碼子，竟然就是那個(gè)代表“停止”的UAG

這就像在英語(yǔ)字典里，“STOP”這個(gè)詞同時(shí)也被定義為“GO”。細(xì)胞究竟是怎么搞清楚何時(shí)該停，何時(shí)該走的？

以前，科學(xué)家們認(rèn)為這背后一定有精密機(jī)關(guān)。比如第21種氨基酸（硒半胱氨酸），就需要一個(gè)特殊的“通行證”（SECIS序列）才能讓核糖體無(wú)視紅燈，強(qiáng)行通過(guò)。

于是，伯克利的研究團(tuán)隊(duì)對(duì)模式生物——巴氏甲烷八疊球菌（Methanosarcina acetivorans展開(kāi)了地毯式搜索，試圖找到類似的“通行證”。

結(jié)果令人大跌眼鏡：根本沒(méi)有！

為了實(shí)錘，研究人員對(duì)這種古菌中的關(guān)鍵基因rdmS進(jìn)行了測(cè)試。如果UAG代表停止，你會(huì)得到一個(gè)短蛋白（26.2 kDa）；如果UAG代表Pyl，你會(huì)得到一個(gè)長(zhǎng)蛋白（112.8 kDa）。

Western Blot實(shí)驗(yàn)結(jié)果出來(lái)的那一刻，所有人都沉默了：兩條條帶同時(shí)出現(xiàn)了。

這意味著，同一個(gè)mRNA上的同一個(gè)UAG位點(diǎn)，在同一個(gè)細(xì)胞里，既被讀成了“停止”，也被讀成了“繼續(xù)”。這根本不是什么精密調(diào)控，而是一場(chǎng)“模棱兩可”的賭博！

細(xì)胞似乎在說(shuō)：“我也不知道該咋辦，干脆兩個(gè)都要吧?！?/p>

這種混亂難道不會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞崩潰嗎？造出一堆錯(cuò)誤的蛋白質(zhì)垃圾，細(xì)胞不就死翹翹了？

但事情顯然不是這樣，研究團(tuán)隊(duì)提出了一個(gè)基于“供需關(guān)系”的模型。

當(dāng)這種古菌生活在甲胺環(huán)境中時(shí)，它需要大量合成甲基轉(zhuǎn)移酶（這些酶里全是UAG密碼子），對(duì)Pyl的需求激增（Demand），遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了供應(yīng)（Supply）。這就導(dǎo)致UAG的“通讀效率”實(shí)際上降低了，大部分時(shí)候還是當(dāng)作“停止”來(lái)用。

這聽(tīng)起來(lái)像是個(gè)Bug（缺陷），但實(shí)際上是個(gè)Feature（特性）。為了在混亂中求生，這種古菌在漫長(zhǎng)的進(jìn)化中做了一次壯士斷腕般的“基因大清洗”：

它們把基因組里絕大多數(shù)無(wú)關(guān)緊要的UAG都刪掉了！在普通生物中，UAG作為終止信號(hào)的使用率可能高達(dá)22%，但在這類古菌中，這一比例被壓縮到了驚人的5%甚至更低（1%-5%）。

換句話說(shuō)，既然我分不清紅綠燈，那我就把路上絕大多數(shù)紅綠燈都拆了，只保留必須的那幾個(gè)！

這項(xiàng)研究告訴我們要對(duì)大自然保持敬畏。生命并不總是精確的機(jī)器，有時(shí)候，適度的“模糊”和“混亂”反而是生存的最高智慧。

如果這種機(jī)制能被人類掌握，也許在未來(lái)，我們就能通過(guò)人為制造一點(diǎn)“混亂”，讓那些因?yàn)榛蛲蛔儗?dǎo)致蛋白提前終止的遺傳病患者，重新獲得生命的希望。

參考文獻(xiàn)：

1. Shalvarjian, K. E., et al. (2025). Methanogenic archaea encoding Pyrrolysine maintain ambiguous amber codon usage.Proceedings of the National Academy of Sciences, 122(45), e2517473122.
2. University of California - Berkeley. (2025, December 4). Scientists Have Discovered an Organism That Breaks Biology’s Golden Rule.