DNA:神奇的信息還是混亂的字母?
2003年是發現DNA雙螺旋結構的50週年紀念。發現者詹姆斯•沃森(James Watson)、弗朗西斯•克里克(Francis Crick)和莫里斯•威爾金斯(Maurice Wilkins)都因此獲得了1962年諾貝爾生理學和醫學獎。
生命體有著令人驚嘆的設計和復雜性,這為創造主的存在提供了強有力的證據。聖經告訴我們,上帝在祂6天創造工作完成後就休息了(創世記2章2-3節),但現在祂還在托住祂所創造的一切( 歌羅西書1章16-17節,希伯來書1章3節書1章3節)。我們來看看,今天復雜的生物體是如何形成的。
上帝的信息技術
上帝托住萬物的一層含義就是,祂已經將所有生物結構的“藍圖”編入廣為人知的雙螺旋DNA分子結構中。1 這個被代代傳承的生命藍圖包含著數量龐大的信息。因此,生物界能夠“各從其類”地繁殖。 (《創世記》第一章中“各從其類”一詞反复說了10次)。無神論兼進化論的領袖理查德•道金斯(Richard Dawkins)承認:
“在人類一個細胞的DNA中所存儲的信息量相當於30卷《大英百科全書》的三到四倍。”2
正如《大英百科全書》需要編者以他們的聰明智慧寫下《全書》中的信息,我們相信生物細胞中DNA攜帶的信息同樣有一個編寫者或傳遞者,這是合理的,甚至是科學的。3 因為人們從來沒有觀察到一個非智能的源頭能生成任何一小部分生命所需要的百科全書式的信息。4
遺傳密碼(請參見下面的“http://creation .com/dna-marvellous-messages-or-mostly-mess#life生命的程序”)不是一個純粹的化學反應結果,而是由核醣體中精緻的解碼機制產生。而且值得注意的是,這個解碼機制的本身也是DNA所編碼的。著名的科學哲學家卡爾•波普爾爵士(Sir Karl Popper)指出:
“這樣,遺傳密碼的翻譯過程,需要用到某些翻譯產物,此外沒有別的辦法。這就形成了一個令人困惑的循環,對於試圖解釋遺傳密碼起源的模型或理論來說,這似乎真是一個惡性循環。”5,6
生命的統一
許多進化論者聲稱DNA代碼具有普遍性,又稱這是各種生物擁有一個共同祖先的證據。但這是錯誤的——因為有例外的情況,這些早在二十世紀七十年代以來就已經廣為人知了。其中一個例子是草履蟲,它的64種(4³或4 x4x4)密碼子中,有少量密碼子編碼著與其他生物不同的氨基酸。後來又不斷發現越來越多類似的例子。1 一些生物的DNA除了編碼20種主要的氨基酸外,還編碼一兩種額外的氨基酸。2 但如果一種生物是從另一種生物進化而來的,並且改變了遺傳代碼的話,所有已經編碼的生物信息都會混亂,就像打字機的鍵調了位置,打出來的信息就會亂七八糟。因此遺傳代碼從一種變成另一種的進化是一個懸而未決的難題。
另外,在我們的細胞內有稱為“發電廠”的線粒體,它們擁有自己的基因。後來發現,線粒體的遺傳密碼也稍有不同。當然大部分遺傳代碼具有普遍性,但對此最好解釋是共同設計——同一位創造者。遺傳密碼可能有億萬種設計,我們現在所擁有的(或者與之相近的)是最能防止錯誤的設計。3 但上述(創造出來的)例外,妨礙著進化論者企圖用共同祖先來解釋物種起源的說法。
參考文獻與註釋
- The genetic codes, National Institutes of Health, 29 August 2002.
- 某些古細菌和真細菌的有第21種和第22種氨基酸的代碼,即硒代半胱氨酸和吡咯賴氨酸,參見Atkins , JF and Gesteland, R., The 22nd amino acid, Science 296(5572):1409–10, 24 May 2002; 該文是對另外兩篇技術論文的述評,見1459 - 62和1462 - 1459頁。
- Knight, J., Top translator, New Scientist 158(2130):15, 18 April 1998.自然選擇無法解釋遺傳密碼的優化過程,因為無法用一個“更好的”代碼取代之前有功能的代碼,同時卻可以不破壞生物功能。
因此,這樣的一個系統必須在全部形成以後才能開始工作,這個特性被稱為“不能簡化的複雜性”。這意味著它不可能經過細微變化和自然選擇而產生。 DNA是宇宙中的最高密度的信息存儲系統。即使是現今所知最簡單的生物也擁有482個蛋白質編碼基因,有58萬個“字母”的組成,7而人類每個細胞核中都有含有三十億個“字母”。 (見“生命的程序”中對DNA“字母”的解釋。)
如果把存儲在一個針頭大小的DNA分子內的信息寫在平裝書上,書的總厚度是地球到月球的距離的500倍,而且每本書都有獨特的內容。8 換一種說法,我們認為40 GB的電腦硬盤是現在比較先進的技術,而一個針頭大小的DNA分子內的信息量等於1億個這樣的硬盤。
DNA的“字母”的結構,賦予它另一個重要的特性,使遺傳信息得以傳遞:由於鹼基的化學結構,A只與T配對,G只與C配對,一個鹼基對就像一個旋轉樓梯上的一個梯級。這意味著DNA雙螺旋的兩條鍊是可以分離的,每一條鏈可以再配上新鏈,如此信息就得到了精確的複制。配上的新鏈與舊鏈有相同的信息,但不是一個影印件,從某種意義上來看更像一個照片的底片。這種DNA複製的精確度大大超過單純的化學反應所能達到的水平,其誤差率大約為100億分之一,這是因為在DNA複製後還有編輯(校對和改錯)的機制,而這種機制也是靠DNA編碼的。在DNA編輯機制存在之前,編碼這一機制的信息是如何精確地傳遞的呢?如果有人爭辯DNA複製的準確性可以通過選擇逐步實現,我要提醒讀者:DNA複製的高度準確性是必須的,否則就會導致“誤差災難”——“噪音”會以垃圾蛋白的形式積累。這又是一個“惡性循環”(不可簡化的複雜性)。
現在看來,DNA中A﹑T﹑G、C“字母”的選擇似乎也是為了盡可能地避免複製的錯誤。進化論者通常假設這些“字母”偶然存在於所謂的原始湯中,但研究表明,C(胞嘧啶)是極不可能出現在任何像這樣的“原始湯”中的。9相反,都柏林三一學院的當納•麥當內爾(Dónall Mac Dónaill)認為這些“字母”的選擇就像先進的誤差控制系統,與圖書的ISBN碼、信用卡號碼、銀行帳戶和機票的號碼設計類似。用任何其它字母替換,都會招致誤差災難。10
內含子
細胞並不直接閱讀DNA,而是首先把它抄寫成一個與DNA非常相似的分子,稱為RNA,11 這一過程叫做轉錄。除了細菌之外,大多數物種還要對轉錄成的RNA進行進一步加工。 RNA是DNA的影像,其中包含編碼蛋白質的區域,稱為外顯子,不編碼蛋白質的區域稱為內含子。內含子需要被切除,外顯子要拼接在一起形成mRNA(信使RNA),然後才能被解碼形成蛋白質。這個剪接過程也需要精心設計的分子機器,稱為“剪接體”。剪接體在內含子上組裝,它將內含子精確地切除,並將外顯子拼接在一起(參見剪接體工作機制動畫)。剪接體的剪切方向和位置必須正確,因為外顯子的銜接哪怕有一個字母差錯,都會使翻譯出來的蛋白質天差地別。因此,進化不完善的剪切機器是有害的,應該被自然選擇所淘汰。理查德•羅伯茨(Richard Roberts)和菲利普·沙普(Phillip Sharp)於1977年發現內含子並因此獲得了1993年諾貝爾生理學和醫學獎。事實證明,DNA基因組中97-98%可能是內含子和其它非編碼序列,但這就產生了一個問題:為什麼會有內含子存在?
垃圾DNA?
道金斯和一些人曾聲稱這種非編碼的DNA是“垃圾”或“自私”DNA。可想而知,有智慧的設計師是不會設計這樣一個低效系統的,因此他們辯稱這一定是進化而來的。與這個說法相似的是,在19世紀他們稱人體中有大約一百個退化器官,12是我們的進化歷史上遺留下來的無用的器官殘餘。13 但更開明的進化論者,如斯卡丁(Scadding),指出這種論述在邏輯上是不合理的,因為從原則上要證明一個器官沒有用是不可能的;相反,它可能有功能,只是我們不知道而已。斯卡丁也提醒我們:“隨著我們知識的增加,退化結構的清單減少了。”14,15,16

實際上,即使進化是真的,認為內含子無用的觀點也是荒謬的。為什麼複雜的生物體進化出如此精密的剪接機器來剪掉它們?相反,自然選擇應該鍾愛那些不用浪費資源去處理基因組中98%的垃圾的生物。現在人們已經為所謂的“垃圾DNA”發現了很多的用途,包括基因組的整體架構和基因的調控。一些創造論者認為,諾亞方舟上的各個物種在洪水後之所以能夠迅速地多樣化,與這種DNA有關。17
有一種的非編碼RNA,稱為小分子RNA(miRNA),其作用似乎是調控蛋白質的合成過程,這些RNA分子在人類、小鼠和斑馬魚中幾乎完全相同。近年科研人員對小鼠的基因組進行測序,18 結果令人驚訝,報紙上出現了《“垃圾DNA”包含必要的信息》之類的標題。19 他們發現5%的基因組在哺乳動物之間基本上是相同的,但只有2%是實際的基因。所以他們推斷,另外3%的DNA相同是肯定有原因的。研究者認為,那3%的基因可能在決定基因的行為上有至關重要的作用,比如基因表達的順序。20
同樣,內含子的破壞也可能是災難性的。例如:在一個內含子的中間刪除了四個“字母”後,剪接體無法與內含子結合,導致內含子未被切除而被包含在(被翻譯的)基因中。21 在內含子中的突變也會干擾“印記(imprinting)”的過程,也就是某些基因只有從父親來的版本得到表達,另一些基因只有從母親來的版本得到表達,而不是父母的基因版本同時表達。若父母的版本同時表達的話,將會導致各種各樣的疾病和癌症。22
另一個有趣的發現是,DNA可以傳導電信號,傳導的距離大約為60個DNA字母,60個DNA字母足以編碼20個氨基酸,這是相鄰基因之間的分子開關的典型長度。從理論上講,電信號可以無限地傳導下去。然而,單個或多個AT鹼基對能夠終止電信號,也就是說,它們充當絕緣體或“電路的電子鉸鏈”。所以,儘管這些DNA區域不編碼蛋白質,但是當自由基攻擊遠處的DNA時,它們可以保護重要基因,免於受到電流破壞。23
所以時代不同了,德國明斯特(Münster)大學的亞歷山大·胡騰霍夫(Alexander Hüttenhofer)說:“五六年前,人們說我們是浪費時間。而到了今天,再沒有人認為對非編碼RNA的研究是浪費時間了”。24
比超級硬盤更強大
我們不斷地發現,DNA不僅編碼蛋白質,它複雜得多。1例如,因為DNA的字母被讀取時是三個一組,所以從不同的字母開始讀會造成巨大的差異,如序列GTTCAACGCTGAA…,若從第一個字母開始讀,就是GTT CAA CGC TGA A …,但若從第二個字母開始讀的話(TTC AAC GCT GAA … ),就會讀出完全不同的蛋白質。這意味著DNA中的信息可以儲存得更密集。這部分地解釋了人類基因組計劃一個驚人的發現:人類“只有”大約35,000個基因,卻可以製造出超過100,000種蛋白質。參考文獻
- Batten, D., Discoveries that undermine the one gene→one protein idea, Creation 24(4):13, 2002.
高級操作系統?
澳大利亞布里斯班昆士蘭大學的約翰·馬蒂克博士(Dr John Mattick)發表了許多論文,指出非編碼DNA區域,更精確地說是它們的轉錄產物(非編碼RNA),其實是一個複雜的基因網絡的重要組成部分。25,26 DNA、mRNA和蛋白質之間會發生相互作用。馬蒂克提出內含子的角色是充當節點,也就是基因網絡中的鏈接點。內含子提供了許多額外的連接點,使得DNA系統能夠執行計算機領域中稱之為多任務及並行處理的工作。
在生物體內,該網絡能夠控制基因開啟和關閉的順序。這意味著,只要把網絡稍加改造,就可以讓多細胞生物變化萬千。與此相反,“早期的計算機就像簡單的生物,設計得很巧妙,但那是為一次執行一個任務而設計的。”27 舊式的電腦非常不靈活,要改變任何東西都需要重新設計整個網絡。類似地,單細胞生物,例如細菌,也不怕不靈活,因為它們不必像多細胞生物那樣發育。
進化論的解釋
儘管這個系統有不可簡化的複雜性,馬蒂克認為這個新系統是以某種方式進化而來的,而且該系統讓簡單的生物進化成了眾多複雜的生物。然而,面對同樣的證據,從聖經的觀點出發,則能提出更合理的解釋。這個系統確實可以使多細胞生物從“簡單”細胞發育而來,但這裡所說的“簡單”細胞特指的是受精卵。這樣解釋更合情理,在受精卵的里面已經預備好所有的程序,這些程序包含了從胚胎髮育成複雜生物體的所有信息。
這也是一個完美設計的例子,指向同一位設計師,而非多位。相反,當第一個簡單的細胞通過所謂的進化,獲得複雜的剪切機器的時候,自身沒有需要剪接的內含子。但馬蒂克對生物多樣性的說法可能有正確的部分。創造論者也相信洪水後各種生物不斷趨向多樣化,儘管這種多樣化並不涉及新的信息。一些創造論者提出,DNA中某些非編碼的部分可能促進生物更快地多樣化,28 而馬蒂克的理論則提供了另一種可能的機制。
科學的障礙
生命的循環
- 所有生物都有百科全書式的信息內容,編碼著所有的複雜分子機器和肢體構造。
- DNA的“字母”承擔著信息存儲和傳遞給下一代的功能,但信息是儲存在“字母”的排列順序上,而不是“字母”本身裡。
- 信息需要解碼和傳遞的機器,而解碼和傳遞的機器本身也是被存儲的“信息”編碼的。
- 代碼以及字母的選擇都是最優的。
- 所以基因編碼系統是一個“不可簡化的複雜性”的例子。
馬蒂克的理論受到了嚴厲的批駁,法國馬賽的國家研究院的珍•米歇爾•克拉弗里(Jean-Michel Claverie)道出了實情:
“我對他的工作不以為然。一般來說,這些整體觀念之所以行而不遠,是因為忽略了最基本的生物學原理:生物結構是通過進化出一個一個微小的子系統,並且將這些子系統逐漸疊加而成的,而不是整體上的設計。若說在一個特定基因中的某個內含子隨機進化出了某種調控性能,這是完全有可能的。但若說所有的基因都獲得了內含子,為的是將來能用於調節基因表達,這是絕對不可能的。 ”
這裡有兩點需要注意:
這意味著:若內含子系統真的是一種先進的控制系統,它的複雜性真的是不能簡化,因為進化過程不能逐步地建立這個系統。它說明了進化論背後的唯物主義假設的地位。通常,無神論者,如道金斯,用進化論作為支持他們信仰的“證據”,事實上,進化論卻是從唯物主義的假設中推導出來的!如理查德
里翁亭(Richard Lewontin)寫道:“…我們有一個先驗承諾,就是恪守唯物主義。……而且,唯物主義是絕對性的,我們不能讓任何神聖的腳踏進大門。”29 斯科特•托德(Scott Todd)說:即使所有的數據都指向有一個智慧的設計師,這樣的假設也必須被排除在科學之外,因為這不符合自然主義。”30
一方面許多人將“垃圾”DNA作為進化論的“證據”,而在這裡,克拉弗里卻用進化論的假設來“證明”非編碼DNA是垃圾!這和退化器官的情況類似。事實上,進化論被當成了退化的依據,從而妨礙了對這些器官的功能的研究。類似地,克拉弗里的態度也會妨礙對非編碼DNA網絡調節功能的研究。
小結
生命的程序

信息是存儲介質中的單元被排列的複雜程度,它並不取決於被排列的介質。例如,一張紙上有很多的字,其信息是使用由墨水分子排列成的26個英文字母作為存儲媒介。但字母本身並不包含信息。即使信息被翻譯成其他語言,使用了一套不同的字母,也不會改變信息的內容,而僅僅是換了一種表達方式而已。然而,在電腦硬盤上存儲信息的方法卻是完全不同——它上面的信息是存儲在磁盤上的一系列磁性“開關”模式。同樣,信息不是在磁性的物質上,而是磁性物質的排列方式。完全不同的信息媒介可以攜帶完全相同的信息。例如,你正在閱讀的這篇文章,雖然顯示界面和在我的電腦硬盤上攜帶信息的是兩個不同的媒介,但信息是完全相同的。在DNA中,信息存儲在四種鹼基(A、C、G和T)的序列裡。從某種意義上說,這些可以稱為化學“字母”,因為它們存儲信息的方式與打印的字母類似。1 進化論者在解釋“原始湯”裡何以產生這些“字母”的問題上遇到了極大的困難2 但即使這個問題解決了,也還是毫無意義,就像給你一碗字母湯一樣。在自發的化學作用下,這些“字母”是傾向於分解的,因此要讓它們自發地連結在一起又是另外一個難題!3 最重要的是,這些“字母”必須被正確地排列才能有生物學意義。三個DNA“字母”組成一個密碼子,編碼一個蛋白質“字母”(稱為氨基酸),這個信息轉換過程被稱為翻譯。蛋白質分子上即便是一個錯誤也可能是災難性的,所以正確的解碼(翻譯)是非常重要的。如同閱讀書面語言時一樣,只有在讀者熟悉所讀的語言時,他/她才能明白裡面的信息。例如,讀者必須知道字母序列cat的意思是一個毛茸茸的、並有可伸縮的爪子的動物。而序列gift在英語的意思是禮物,但在德文中,序列gift意味著毒藥。可以理解,在911恐怖襲擊後,大眾有炭疽恐慌,一些德國郵政工人非常不願意處理標記著gift的包裹。
References and notes
- Adenine, cytosine, guanine and thymine. They are part of building blocks called nucleotides, which comprise the sugar deoxyribose, a phosphate and a base. In RNA, uracil (U ) substitutes for thymine and ribose substitutes for deoxyribose.
- Sarfati, J., Origin of life : instability of building blocks, Journal of Creation 13(2):124–127, 1999.
- Sarfati, J., Origin of life : the polymerization problem, Journal of Creation 12(3):281–284, 1998.
相關文章
延伸閱讀
參考文獻與註釋
- DNA即脫氧核糖核酸。參見Wieland, C., The marvellous ‘message molecule’, Creation 17(4):10–13, 1995. 回到內文
- Dawkins, R., The Blind Watchmaker, WW Norton, New York, p. 115, 1986. 回到內文
- Grigg, R., Information: A modern scientific design argument, Creation 22(2):52–53, 2000. 回到內文
- Gitt, W., In the beginning was Information, CLV, Bielenfeld, Germany, 1997. 回到內文
- Popper, KR, Scientific Reduction and the Essential Incompleteness of All Science; in Ayala, F. and Dobzhansky, T., Eds., Studies in the Philosophy of Biology, University of California Press, Berkeley, p. 270, 1974. 回到內文
- Sarfati, J., Self-replicating enzymes? Journal of Creation 11(1):4–6, 1997. 回到內文
- Fraser, CM et al., The minimal gene complement of Mycoplasma genitalium, Science 270(5235):397–403, 1995; perspective by Goffeau, A. , Life with 482 Genes, same issue, pp. 445–446. 回到內文
- Gitt, W., Dazzling design in miniature, Creation 20(1):6, 1997. 回到內文
- Sarfati, J., Origin of life: instability of building blocks, Journal of Creation 13(2):124–127, 1999. 回到內文
- Bradley, D., The genome chose its alphabet with care, Science 297(5588):1789–91, 13 September 2002. 麥當內爾的理論提及了奇偶校驗位,一個二進製字符串後增加一個額外的1或0,讓其成為偶數字符。例如,當傳輸數字11100110時,後邊添加一個額外的1(即11100110,1),或者在11100001後添加一個零(成為11100001,0)。如果在傳輸數字時出現了一個錯誤,變1為0,或者變0為1,字符串加起來將是奇數,所以接收方就知道,數字沒有被準確地傳輸。麥當內爾發現他可以將DNA“字母”的某些結構特點看作四位二進制的數字,其中第四位是校驗位。他發現,這些DNA字母全部是偶數,而混合奇偶特性的核苷酸“字母表”將帶來災難性的誤差率。 回到內文
- RNA 即核糖核酸. 回到內文
- 在《人體結構:他既往歷史的索引》一書中,Wiedersheim聲稱在人體內有超過180個“退化的”結構,包括86個的“退化”器官,見The Structure of Man: an Index to his Past History; transl. Bernard, by H. & M., Macmillan, London, 1895. 回到內文
- 《簡化牛津英語詞典》(1993)中給“退化”的定義是“衰變或萎縮,在進化過程中成為沒有用處的。”現在一些進化論者重新把“退化”簡單地定義為,“減少或改變了功能”。因此,即使是有價值、有功能的器官(符合設計)現在也可能被稱為“退化”。這似乎是在辯論失敗的時候,臨時改變了辯論的規則。 回到內文
- Scadding, SR, Do ‘vestigial organs’ provide evidence for evolution? Evolutionary Theory 5(3):173–176, 1981. 回到內文
- 參見Bergman, J. and Howe, G., ‘Vestigial organs’ are fully functional, Creation Research Society Books, Kansas City, 1990. 回到內文
- 最近的一個例子,是馬腿上某些很短的肌肉,目前已知它們有一個至關重要的作用,就是能減輕有害振動。見Sarfati, J., Useless horse body parts? No way! Creation 24(3):24–25, 2002; 基於Nature 414(6866):895–899, 855–857, 20/27 December 2001. 回到內文
- 參見綜述Walkup, L., Junk DNA: evolutionary discards or God’s tools? Journal of Creation 14(2):18–30, 2000. 回到內文
- Nature 420(6915):509–590, 5 December 2002. 回到內文
- Gillis, J., ‘Junk DNA’ contains essential information—DNA has instructions needed for growth, survival, Washington Post, 4 December 2002. 回到內文
- 進化論者稱這些幾乎相同的DNA序列為“高度保守”,因為他們解釋這種“高度保守”是源自於共同的祖先,自然選擇會淘汰任何在這5%“高度保守”的DNA序列上有偏差的生物,因為這些DNA的精確度對於生物體能夠正常工作極為重要。但創論者把同一個事實解讀為有一位設計師精確地創造了這些序列,這是功能的需要。所謂進化論推動的科學進步,在聖經框架下至少同樣容易解釋,這又是一個例證。 回到內文
- Cohen, P., New genetic spanner in the works, New Scientist 173(2334):17, 16 March 2002. 回到內文
- Batten, D., ‘Junk’ DNA (again), Journal of Creation 12(1):5, 1998. 回到內文
- Coglan, A., Electric DNA: There’ another information superhighway lurking in our genes, New 程Scientist 161(2173):19, 13 February 1999; citing Jacqueline Barton of the California Institute of Technology, Chemistry & Biology 6(2):85. 回到內文
- Dennis, C., The brave new world of RNA, Nature 418(6894):122–124, 11 July 2002; cited on p. 124. 回到內文
- Mattick, JS Non-coding RNAs: The architects of eukaryotic complexity, EMBO Reports 2:986–991, November 2001. 回到內文
- Cooper, M., Life 2.0, New Scientist 174(2346):30–33, 8 June 2002; Dennis, ref. 24. 回到內文
- 參註釋26, p. 32. 回到內文
- Eg Wood, TC, Altruistic Genetic Elements (AGEs), cited in Walkup, ref. 17. 回到內文
- Lewontin, R., Billions and billions of demons, The New York Review, 9 January 1997, p. 31; Evolutionist’ blind faith in atheism, regardless of how absurd it seems. 回到內文
- Todd, SC, correspondence to Nature 401(6752):423, 30 Sept. 1999; A designer is unscientific—even if all the evidence supports one! 回到內文
Readers’ comments
Comments are automatically closed 14 days after publication.