加州大学伯克利分校的研究人员发现，一种古老的微生物在将DNA翻译成蛋白质的过程中，对同一个“单词”（遗传密码子）存在两种不同的解读方式。这一发现直接挑战了生命科学延续60年的核心教条——遗传密码的解读是“明确无歧义”的。

打破“绝对明确”的铁律

遗传密码的“明确性”被认为是生命体系的基石。在绝大多数生物体中，DNA或RNA上每三个碱基组成一个“密码子”，每个密码子唯一对应一个特定的氨基酸，或是作为“终止”信号。这套规则确保了蛋白质能够被精确无误地合成。

然而，伯克利分校分子与细胞生物学系助理教授迪普蒂·纳亚克（Dipti Nayak）及其团队的研究彻底改变了这一认知。他们发现，一种名为 “醋酸甲烷八叠球菌” 的古菌，在解读其遗传信息时，会将一个本应作为“终止”信号的密码子（UAG），有时解读为终止，有时却解读为一种名为“吡咯赖氨酸”的稀有氨基酸，并继续合成蛋白质。

“客观地说，遗传密码的模糊性应该是有害的，因为你最终会产生一个随机的蛋白质池，”纳亚克表示，“但生物系统的模糊性比我们认为的要大，这种模糊性实际上是一个特征，而不是一个缺陷。”

随机选择，却安然无恙

这种古菌似乎在这种“随机”选择中生活得十分良好。研究人员发现，这种“模棱两可”的解读并非由特定的序列或结构决定，而是可能取决于环境条件——特别是细胞中稀有氨基酸“吡咯赖氨酸”的供应量。当该氨基酸充足时，UAG密码子更倾向于被解读为“继续添加”；供应不足时，则被解读为“终止”。

这意味着，同一个基因，在同一个细胞内，可以生产出两种不同长度的蛋白质——一种包含稀有氨基酸的全长版本，另一种则被截断。这种机制可能为细胞提供了一种根据环境变化（如食物来源）快速调节蛋白质功能的灵活方式。

从微生物到人类疾病：意想不到的关联

这项发现不仅改写了教科书，还具有直接的医学启示。研究人员指出，约10%的遗传病（包括囊性纤维化和杜氏肌营养不良症）是由关键基因中出现了一个过早的终止密码子所导致，使得蛋白质合成被截断，无法发挥正常功能。

如果能借鉴这种古菌的“灵活性”，让细胞的蛋白质合成机器在某些情况下“忽略”这个错误的终止信号，就有可能产生足量的全长功能性蛋白，从而缓解疾病症状。纳亚克教授指出：“这确实为寻找控制细胞解读终止密码子的有趣方法打开了大门。”

关键角色：古菌与人类健康

有趣的是，研究的主角——这类以甲胺为食的产甲烷古菌——在人体内也扮演着重要角色。人体摄入红肉后，肝脏会将其代谢物转化为与心血管疾病相关的物质（氧化三甲胺），而这些古菌能够帮助清除其前体“甲胺”。

该研究于2025年12月1日发表在《美国国家科学院院刊》上。研究得到了包括 Searle学者计划、帕卡德奖学金在内的多个权威机构的资助。

报道来源：本文基于加州大学伯克利分校官网2025年12月1日发布的新闻整理撰写。