大自然的文字

很多人會以為，地球上的生物中，只有人類有文字，人類雖然存在很久了，但是有文字，只有五千年的歷史，前些日子在歷史博物館中所展覽的美索不達尼亞的文明古物中，可以看到五千年前的古老文字。

人類有文字，是一件非常特殊的事，別的動物，最多只有一種語言，這些語言也非常簡單，比方說，狗會搖尾巴，猩猩會做一些手勢，牠們都沒有文字的，其實人類中也有很多民族是只有語言，沒有文字的。

至於植物，我們都有一個認識：植物是沒有語言的。其他更低等的生物，像細菌，我們更加不能想像它們有語言了。

其實，地球上的所有生物，從細菌到人類，都有文字的，大家都知道，所有生物都會傳宗接代，而且生物的下一代都要和上一代相似。牛的後代必須是牛，西瓜的種子生出來的應該是西瓜。可是我們如何能告訴我們的下一代我們的特徵，顯然我們必須有一種語言，甚至必須有一種毫不含糊的文字，使我們的下一代能夠明確地知道他們的行為應該是如何。

地球上的生命，起始於三十億年前，因此我們生物的文字也有三十億年之久，生物中關於遺傳所用的文字有四個字母，這四個字母就是A、C、G、T，所有有關遺傳的指令都是用這四個字組成的，以下就是一段如此的文字：



AAAGAAACTGCTGCTGCTAAATTTGAACGT.



任何文字都需要一種工具，才能將文字表現出來，古時候人類大概用刀來雕刻文字，除此以外，任何文字必須用一種媒體將文字紀錄在上面，我們生物的A、C、G、T，這四個字母，表現的方法是最高級的，它們是用四種化學合成物來表示的，這四種合成物就是Adenine(A)，Guanine(G)，Cytosine(C)和Thymine(T)，在化學界，這四種合成物都是所謂的nucleic acid。

什麼意思呢？當自然界要寫一個A的話，他就去用一個Adenine來表示A，如果要寫一個C，自然界就去拿一個Cytosine。

在我們中學裡教化學的時候，老師會告訴我們某某化學合成物的功能，而這種功能都是與化學有關的，我們從來沒有想到一個化合物可以用作一種符號。

我們人類最近常將文字寫在紙上，忽然存到電腦的記憶體裡，自然界呢？自然界是將文字存進了生物的細胞裡，以我們人類為例，我們細胞裡的遺傳文字長達三億個字，大多數放在細胞核內的染色體裡，也就是說，如果我們打開染色體，會發現三億多個A、C、G、T，每一個A、C、G、T都對應一個nucleic acid。這一連串的A、C、G、T就是DNA。

我必須在這裡強調，不論動物、植物，甚至細菌或微生物，都用同樣的四個字母，也都用同樣的化合物。

最後，我要解釋的是：究竟A、C、G、T代表什麼？我這樣說吧﹗A、C、G、T主要的任務是要細胞製造不同的蛋白質，蛋白質決定我們是何種生物，我們的一切生命現象都由蛋白質來表現的。

蛋白質由什麼組成的呢？蛋白質由二十種amino acid（氨基酸）組成的，因此所有A、C、G、T就是要表示這些不同的氨基酸。自然界有一種編碼的方法，舉例來說，TTT表示一種叫做phenylalanine的氨基酸，而GAG代表一種glutanine的氨基酸，假設我們看到TTTGAG，我們就知道我們所要製造的蛋白質裡有phenylalanine氨基酸，後面跟著glutanine的氨基酸。

以我們現代電腦來說，個人有個人的編碼，以中文來說，我們常用Big Five編碼（繁體中文），也有大陸常用的簡體中文編碼，還有一種Unicode的中文編碼，我們常常收到一封電子郵件，因為弄不清楚編碼方式而煩惱不已，但是自然界沒有這種問題，自然界在三十億年來，統一使用同樣的編碼方式，打開任何一種生物的細胞，看到GAG，永遠知道這代表glutanine。

一連串的A、C、G、T因此就是代表一連串的氨基酸，每一連串的A、C、G、T叫做基因，每一個基因對應一連串的氨基酸，而每一連串的氨基酸對應一個蛋白質。

每一個細胞都要讀取若干基因來製造若干蛋白質，問題是：如何知道基因的結束呢？大自然的解決方法是用TAA，TGA和TAG來代表基因的結束。

自從人類有了程式以後，就有end of program的觀念，看到end of program，就知道程式在此結束，其實，在三十億年前，大自然早就懂得這個觀念了。當細胞讀到TAA，TGA或TAG，就知道基因就此結束了。

每一個細胞，只要製造它所需要的蛋白質，因此它不能讀錯了基因，一旦讀錯了基因，就會製造無用甚至有害的蛋白質，大自然對每一個基因，都加了鎖，每一個細胞只有正確的鑰匙，凡是它不該讀取的基因，它就無法打開。

我們常會感到驕傲，但很多偉大的科學家都很謙虛，我想這是因為知道大自然的奧秘以後，一定覺得自己是很沒有學問的。順便提一句，DNA的編碼還是用的error correcting code 呢。

暨南國際大學資訊管理學系