這一期的文章本應(yīng)該是從一只吃了漿果以后翩翩起舞的山羊開始的，但是這個例子要用幾個段落來說明，這里我就不再描述了，今天換一個例子來簡單作為文章的開端——六邊形和五邊形：

六邊形·「嘧啶」

一種六邊形的結(jié)構(gòu)它只和香味有關(guān)，這種六邊形的結(jié)構(gòu)被稱為「嘧啶」，「嘧啶」本來就是屬于氮雜笨，也就是6個碳原子構(gòu)建在一起形成一個正六邊形的苯環(huán)，如下圖的圖中說明，分別把每一個環(huán)上的碳原子按照序列號1、2、3、4、5、6依次編排，假如里面的1和3號的碳原子分別被兩個氮原子取代掉，形成的結(jié)構(gòu)叫做「嘧啶」。碳原子可以很輕易地組合成各種各樣的結(jié)構(gòu)，假如一個環(huán)形的六邊形全部都是由6個碳原子組合而成那么就特別容易產(chǎn)生香氣，即便六邊形上面的6個碳原子其中的2個被別的元素原子取代了，這種結(jié)構(gòu)也往往會保留著容易產(chǎn)生香氣這種特性，但值得注意的是——并不是這種?六邊形的結(jié)構(gòu)天生就容易產(chǎn)生香氣，而是這種六邊形的單元在生命世界當(dāng)中無處不在，所以動物的感官才能夠進(jìn)化出把香氣這種化學(xué)信號識別出來的感官系統(tǒng)。

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圖解：六邊形結(jié)構(gòu)「嘧啶」

五邊形·「咪唑」

碳原子也可以是由五邊形組成的，和上面的一樣，分別把每一個環(huán)上的碳原子按照序列號1、2、3、4、5依次編排，假如把原本5個碳原子的1號和3號兩個點位被氮元素雜換取代，形成的結(jié)構(gòu)叫做「咪唑」，在生活中我們經(jīng)常會接觸到各種各樣的咪唑，比如抗菌時用的「硝基咪唑」、驅(qū)腸蟲時用的「左旋咪唑」等等，從這兩種常用的「咪唑」就能夠知道這個小小的五邊形環(huán)在各種各樣的分子結(jié)構(gòu)里面是多么的常見。

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圖解：五邊形結(jié)構(gòu)「咪唑」

假如六邊形「嘧啶」與五邊形「咪唑」這兩者的分子結(jié)構(gòu)通過共享一邊條的方法結(jié)合在一起形成的分子結(jié)構(gòu)叫做「嘌呤」。

命中注定和閨蜜：「嘌呤」與「嘧啶」

我國唐代的著名詩人杜甫在他的著作《不見》中就已經(jīng)引用“飄零酒一杯”這句話來描述了「嘌呤」，對「嘌呤」這種分子結(jié)構(gòu)有所了解了。在這首詩中就很容易就會讓人猜測到杜甫非常有可能是得過痛風(fēng)的，然而「嘌呤」也正是誘發(fā)痛風(fēng)的直接原因，杜甫知道一杯酒里面「嘌呤」的含量是非常多的，因此杜甫就把「嘌呤」的諧音以“飄零”的方式表達(dá)出來了，假如用現(xiàn)代的語言來表達(dá)的話我想這句話必定是：“都是酒惹的禍！”

「嘌呤」與「嘧啶」就好比一對命中早已注定的好閨蜜

「嘌呤分子」和「嘧啶分子」一起組合成 DNA雙螺旋臺階，這兩個分子通過氫鍵緊密地連接在一起，二者的比例在人的體內(nèi)幾乎是一樣多的，值得注意的是它們都具有自發(fā)抑制性的體系。當(dāng)嘌呤的含量有所上升的時候會自我抑制嘌呤的含量作進(jìn)一步提升，同時也會激發(fā)嘧啶的上升。反過來當(dāng)嘧啶的含量有所上升的時候，嘧啶也會自我抑制不再讓含量上升，同時也會激發(fā)嘌呤的上升，因此「嘌呤分子」和「嘧啶分子」的數(shù)量一直是處于一種近似平衡的狀態(tài)。

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• DNA里面的嘌呤一共有兩種類型：腺嘌呤·A和鳥嘌呤·G、
• DNA里面的嘧啶一共有兩種類型：胸腺嘧啶·T和胞嘧啶·C、

腺嘌呤一定是和胸腺嘧啶配對的「A?T」，鳥嘌呤也一定是和胞嘧啶配對的「G?C」。簡單點來說DNA螺旋線形結(jié)構(gòu)里面只有的兩個組合：「A?T」與「G?C」。俗話說10只手指有長短，嘌呤與嘧啶在配對的時候也難免會出錯，錯配成「A?C」、「G?T」但是出現(xiàn)的機(jī)率是十分渺茫的。

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圖解：分子化學(xué)式

DNA為什么一定要「A?T」與「G?C」這樣配對呢？

DNA的磷酸骨架也就是樓梯的寬度只可以同時容納3個苯環(huán)，上述已經(jīng)為大家講述了「嘌呤分子」是一個五邊形和一個六邊形的雙環(huán)，而「嘧啶分子」是一個單獨的六邊形環(huán)，因此3個苯環(huán)的寬度剛剛好只可以容納1個「嘌呤分子」、1個「嘧啶分子」。作為連接節(jié)點氫鍵數(shù)量的搭配是不一樣的，A與T組合氫鍵的數(shù)量是3條，G與C組合氫鍵的數(shù)量只有2條，因此就不容易發(fā)生錯配的情況。

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圖解：腺嘌呤和胸腺嘧啶配對「A?T」，鳥嘌呤和胞嘧啶配對「G?C」

分子的世界是變化多端的

分子結(jié)構(gòu)上的每一個點位隨時都有可能會被其他的原子或原子團(tuán)取締，從而發(fā)生改變或附著成新的原子，因此衍生出來的生物是多種多樣的，生命正是在這種多樣化的組合配對下不斷開辟出新的道路進(jìn)行復(fù)雜的功能，在進(jìn)化的道路上一些善于輔助的小零件分子特別受歡迎，比如所有的植物都含有一種學(xué)名叫做「a-甲基化轉(zhuǎn)移酶」的蛋白質(zhì)。

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「a-甲基化轉(zhuǎn)移酶」其實就是一個體積非常小的原子團(tuán)也就是一個小零件，但是這個小零件遍布了整個DNA鏈條，到處都可以看到，簡單來說「a-甲基化轉(zhuǎn)移酶」就是DNA鏈條上的“甲基化修飾”，這些被修飾過的DNA鏈條就如同一個開關(guān)器，DNA鏈條代碼功能的生效與否是受這個開關(guān)器控制的，是組成進(jìn)化機(jī)制最重要的環(huán)節(jié)，這種現(xiàn)象簡稱「DNA表觀」。

生命能夠透漏的信息不僅要考慮DNA的代碼，而且還要考慮控制這些代碼表達(dá)與否的表觀，「DNA表觀」提供了生命世界為何會是豐富多彩重要的進(jìn)化方式，如果想要對某個結(jié)構(gòu)進(jìn)行甲基化或者“修飾”就必須要有對配合的零件，「a-甲基化轉(zhuǎn)移酶」就是這個符合要求的零件。

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所有的植物都含有「a-甲基化轉(zhuǎn)移酶」，作為DNA雙螺旋的必要零件「嘌呤」類分子必定是在很古老的時期就已經(jīng)在植物體內(nèi)演化出來了，在漫長的演化過程中不斷被「a-甲基化轉(zhuǎn)移酶」改造，最終一種叫做「黃嘌呤」的分子演化出了一種變形的機(jī)制，轉(zhuǎn)移酶把「黃嘌呤」分子切開一條小縫隙，然后伸出一條被一類酶安裝了一個零件的旋臂之后又有另外兩類酶分別對「黃嘌呤」分子進(jìn)行各自的改造。

當(dāng)這3種酶按部就班對「黃嘌呤」分子進(jìn)行改造之后，作為前體的「黃嘌呤」雖然是改變了原本的模樣，但是它仍然是保持著最初的五邊形搭配六邊形的雙環(huán)外形，也延續(xù)了起初嘌呤結(jié)構(gòu)里雜化氮元素的存在，與原本的「黃嘌呤」分子不同的是位點上被鑲嵌進(jìn)了氧原子，于是受到改造后的「黃嘌呤」分子就有了一個全新名字——「咖啡因」。

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圖解：「咖啡因」分子化學(xué)結(jié)構(gòu)示意圖

結(jié)語·自然界與「咖啡因」

「咖啡因」分子在自然界是普遍存在的，同時也是生命演化環(huán)節(jié)重要的一部分，經(jīng)過了漫長演化的「咖啡因」分子漸漸在生命世界里突顯了自己獨有的一些特性：

余生結(jié)語——“當(dāng)一顆含有「咖啡因」的樹生長在我旁邊的時候，它的葉子或者果實掉落在地上的時候，「咖啡因」會滲透到四周圍的土壤里，使得一定范圍內(nèi)的植物的生長會被抑制，這無疑是一種競爭優(yōu)勢?！?/p>

黃媂結(jié)語——“對于覓食類的昆蟲來說，假如不小心吃了含有「咖啡因」的植物，輕則昏迷、重則死亡，這無疑是植物自我提升免遭蟲害的一種手段?！?/p>

植物說——“假如我在果實中摻入劑量少一點的「咖啡因」是不會對昆蟲有負(fù)面影響的，反而還會吸引它們過來為植物與植物間進(jìn)行播種，這有助于植物和動物之間建立一種特別的合作關(guān)系?！?/p>

動物說——“我是一只生長在埃塞俄比亞的山羊，當(dāng)我吃了那些含有「咖啡因」的漿果以后就開始翩翩起舞了，正困為這一點我這只山羊與「咖啡因」的編年史就被世人了解了?！?/p>

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「咖啡因」是自然界偶然創(chuàng)造的嗎？

當(dāng)然不是！

原因在于我們?nèi)粘Ｉ畹囊恍╋嬃希热绮枞~、可可或者柑橘植物里都擁有「咖啡因」，值得說明的是——雖然這些物品里面所含有的「咖啡因」和咖啡含有的「咖啡因」完全是同一種的分子，但是二者改造的順序、修飾零件以及作為原始共鍵的前體分子完全是不相同的。二者都是各自在不同的時間、不同的地點、用不同的方法獨立進(jìn)化出來的，科學(xué)上把這種現(xiàn)象稱為「趨同進(jìn)化」。

舉例說明：

鳥類和蝙蝠都擁有翅膀，但是它們的區(qū)別在于鳥類的翅膀純屬是一對帶有羽毛且只能用于飛行的翅膀，然而蝙蝠的翅膀卻多了一雙帶有利爪的鉤。鳥類和蝙蝠翅膀的功能大致相同，演化卻是各異的。

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圖解：鳥類和蝙蝠翅膀?qū)Ρ葓D


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