DNA的碱基为何只有A、T、G、C四种?

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DNA的碱基为何只有A、T、G、C四种?
在16种可以配对形成DNA的核苷碱基中，为何只有A、T、G、C组成了生物体的基因组字母表？研究人员一直认为这是因为最初生命形成的原始环境中就只有这4种碱基。但爱尔兰都柏林的Trinity学院的Dónall Mac却认为，这4种碱基的选择是最小化错误策略的具体表现，与信用卡数字、银行帐目和飞机票的密码纠错系统所使用的策略类似。
在首先由贝尔电话实验室于1950年提出的密码纠错理论中，一个二进制数位被附加到附加在一组二进制数字后的末尾,使包括该附加二进制数位在内的所有特定的数字的和成为预定的偶数，用于检验数据的完整性。这个附加的二进制数位就是所谓的校验位。例如，当传输100110这个数据时，你必需在末尾加一个“1”(100110,1)，而100001只需加一个“0”就可以(100001,0)。由于最有可能的传输错误－－将一个阿拉伯数字由1变作0，会使数字合计成奇数，因而收到一个奇数数字就可以认为传输出现了错误。
Mac Dnaill在即将出版的《化学通讯》杂志上断言，类似的错误识别过程也可以解释遗传材料中碱基种类的选择。为证明他的观点，他用四个数字组成的二进制码代表一个核苷，前三个数字各代表每个核苷呈现给它的同伴的三个结合位点。每个位点或是氢供体或是氢受体，提供供体－受体－受体位点的核苷用100表示，它只能与受体－供体－供体位点的核苷结合，也就是与001式核苷结合。如果核苷是单环的嘧啶类型，第四个数字为1，如果是双环的嘌呤类型末位数则为0。核苷与其它类型的同伴稳定结合着。
Mac Dnaill注意到，最后一位数实际上起着校验位的作用：A、T、G、C的四位数字合计起来都是偶数。Mac Dnaill表示，除去DNA字母表中的奇数核苷能够减少错误。例如，核苷C(100,1)自然情况下与核苷G(011,0)结合，但它偶尔也会与核苷X(010,0)结合，因为二者之间只有一个不匹配的位点。这样的结合与G-C结合相比是很弱的，但并非不可能。然而，C与任何其它偶数核苷如腺嘌呤A结合的可能性极其微小，因为它们之间存在两个不匹配的位点。
“这是一个新颖的想法，将激起其它研究人员探索遗传密码的信息学。”牛津大学的计算化学家Graham Richards说道。“本能地，我们就会想到DNA代码一定已经进化出最小化错误的系统，Mac Dnaill的研究证明了这个系统是如何实现的。”
　
文章来源：生物通


Watson & Crick当初提出双螺旋结构时考虑了不同碱基的问题，其关键在于碱基配对时的稳定性和构象，请注意，千万不要孤立的去看碱基而忽视糖骨架。当然，其中的进化也一定存在，虽然机制尚不明了，但从进化看，显然，作为遗传物质，DNA保持相当的稳定性是非常重要的，这也是进化的主方向。实际上，所谓的最小化错误应该也是稳定性的另一种提法而已（个人意见）。