性狀是如何透過 DNA 傳遞的？

德克薩斯理工大學健康科學中心細胞生物學和生物化學助理教授斯圖爾特·E·拉夫尼克總結了這個看似簡單問題的答案

生物的性狀取決於其內部相互作用的複雜成分混合物。蛋白質在細胞內完成大部分化學工作，因此它們在很大程度上決定了這些性狀是什麼。但這些蛋白質的存在歸功於 DNA（脫氧核糖核酸），因此這是我們必須尋找答案的地方。

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理解 DNA 如何組織的最簡單方法是從其基本構建模組開始。DNA 由四種不同的糖組成，這些糖以特定的方式相互作用。這四種糖被稱為核苷酸鹼基，名稱為腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T）、胞嘧啶（C）和鳥嘌呤（G）。將這四個鹼基視為字母表中的字母，生命的字母表！

如果我們將這些核苷酸連線成一個序列——例如，GATCATCCG——我們就有了一小段 DNA，或者一個非常短的詞。因此，更長的一段 DNA 可以等同於連線起來構成句子或基因的不同單詞，該基因描述瞭如何構建蛋白質。而更長的一段 DNA 可能包含有關何時應制造該蛋白質的資訊。細胞中的所有 DNA 為我們提供了足夠的單詞和句子，可以作為人類（或動物、植物或微生物）的主描述或藍圖。

當然，細節比這稍微複雜一些！在實踐中，DNA 的活性片段必須被複製為一種稱為 RNA 的類似信使分子。然後需要“讀取”RNA 中的單詞以產生蛋白質，蛋白質本身是由不同字母表（氨基酸字母表）組成的單詞串。諾貝爾獎獲得者萊納斯·鮑林（他辨別了蛋白質的結構）以及詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克（他們後來破譯了 DNA 的螺旋結構）幫助我們理解了遺傳學的“中心法則”——DNA 程式碼變成 RNA 資訊，RNA 資訊能夠將 20 種氨基酸組織成複雜的蛋白質：DNA -> RNA -> 蛋白質。

為了理解這一切是如何結合在一起的，請考慮藍色眼睛的性狀。藍色眼睛基因的 DNA 被複製為藍色眼睛 RNA 資訊。然後，該資訊被翻譯成在眼睛細胞中發現的藍色蛋白質色素。對於我們擁有的每種性狀——眼睛顏色、皮膚顏色等等——都存在一個或一組基因，它們透過首先產生資訊然後產生蛋白質來控制該性狀。精子細胞和卵細胞專門以某種方式攜帶 DNA，以便在受精時，創造出一個具有來自其母親和父親的性狀的新個體。