DNA揭示上帝的設計：DNA密碼 - 上帝的簽名

張逸萍譯自﹕“How DNA Reveals God’s Design: DNA’s Code: The Signature of God” 
by Dr. Alan L. Gillen on April 25, 2024
  （https://answersingenesis.org/genetics/dna-signature-god/）

 摘要

程式碼在當今世界非常重要：二維碼（QR code）、條碼（barcode）、電腦代碼、手機代碼等等。識別、診斷和通知，都需要特定的資訊。 DNA是生命的密碼：微生物、植物、寄生蟲、動物和人類。 4 月 25 日是“DNA日”，因為歷史上的這一天（1953 年 4 月 25 日）詹姆華生（James Watson）和弗朗西斯克里克（Francis Crick）將 DNA 描述為雙螺旋結構，是生命的密​​碼。儘管我們認為 DNA 是生命的基因藍圖，但人類認識它，只有 80 年。1944 年 2 月 1 日，奧斯瓦爾德·艾弗里 (Oswald Avery)、科林·麥理德 (Colin MacLeod) 和麥克林·麥卡蒂 (Maclyn McCarty) 撰寫了一篇革命性的論文，論述 DNA 作為肺炎鏈球菌從無害變為致病的轉化（transformation）原因。DNA 是遺傳物質，這基本的發現，最終促使華生和克里克發表了關於 DNA 結構的里程碑論文。 這項變革性的發現最終引導了生物技術（biotechnology）——一項令人敬畏的技術。人類的操作性科學的發現，固然功不可沒，但創造DNA的上帝更應受讚美。

華生和克里克承認，如果沒有艾弗里的實驗室和羅莎琳德富蘭克林（Rosalind Franklin）實驗室，他們（80 年前）就不會研究 DNA（Watson 1968、2012）。今天，我們利用 DNA 來診斷疾病、辨別祖先、了解細菌的起源，以及用於生物技術產品。DNA 代碼有大量的資訊，證明了上帝智慧和技巧。從某種意義上來說，DNA 是上帝的簽名。它的程式碼很簡單（只有四個字母），表達得很複雜（基因組，genome），刺繡似的美麗（組織蛋白，histones），表達很雄偉（表觀遺傳，epigenetics）。這些資訊同樣地用在微生物和人類，因此我們也可以更了解細菌的起源。 自咒詛（創世記3章）以來的突變（Mutation），造成原始密碼和資訊的流失，但DNA幫助我們了解許多病原體（pathogen）和寄生蟲的起源，但我們也可以利用利用聚合酶鏈鎖反應（PCR）密碼識別病原體和寄生蟲的DNA來診斷傳染病。

序言

雖然脫氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid ，DNA）早在 1869 年就被描述過，但直到 20 世紀中葉，在弗雷德里克·格里菲斯（Frederick Griffith ，1928 年）、艾弗里（1944 年）以及阿爾弗雷德·赫爾希（Alfred Hershey）和瑪莎·蔡斯（Martha Chase ，1952 年）的經典實驗之後，遺傳機制才被證實是基於 DNA 的。[1]  最後，在 1953 年，華生和克里克確定了“同類相生”（Like Begets Like），並且 DNA（造物主的生命密碼）存在於 DN A 雙螺旋鹼基的序列中及其複製核醣體（ribosome）中（圖 1）。 [2]

圖 1. DNA 雙螺旋及其編碼鹼基。Zephyris, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons.

DNA 是一種精心設計的化學物質，由五碳糖（脫氧核糖，deoxyribose）、磷酸鹽和四種含氮訊息鹼基組成。嘌呤（purine）鹼基是腺嘌呤（adenine ，A）和鳥嘌呤（guanine ，G）；嘧啶（pyrimidine）鹼基是胸腺嘧啶（thymine ，T）和胞嘧啶（cytosine ，C）（圖 1）。如果將梯子扭曲成螺旋狀，並保持梯級與側面垂直，那麼就是 DNA 分子的粗略模型。 梯子的兩側由交替的糖分子和磷酸分子組成，梯子的台階是含氮鹼基（通常簡稱為「鹼基」）（圖 1）。這些優雅而簡單的程式碼是基於造物主的生命藍圖，含有大量資訊。

交織的複雜性

我們在聖經、DNA 和人體設計中都能看到相似之處。亨利·莫里斯 (Henry Morris ，1995) 在談到詩篇 139:15 時說：“被聯絡”意味著刺繡，這生動地描述了雙螺旋 DNA 分子程序，它一點一點地組織起整個嬰兒的美麗結構。”  吉倫(Gillen，2020a) 解釋說，在詩篇 139:13  中，“覆庇”意味著“編織”。在這篇詩篇中，大衛描寫了造物主編織在人體內部的結構（內在部分）。 在讚美上帝的詩中，詩人優美地描繪了人類的構成過程。大衛並不知道他在詩篇 139:15-16 中描繪的圖畫在科學上是多麼準確。 在古代，人類從未聽過DNA，就是種螺旋狀對稱分子交織在一起，構成了生命的藍圖的DNA。然而，詩人卻非常精確地描繪了人體精巧的結構。[3]   這種交織的複雜性，以及每個人生活中錯綜複雜的細節，都並非偶然。即使經過數十億年的時間，透過突變和自然選擇（natural selection）發生進化的機率，簡直接近零，這一觀察結果指向了造物主的存在。一定有一位技藝精湛的工匠，才能將如此精美的織物編織到人體的各個系統中。生物體的複雜性直接證明了進化論的謬誤。因為 DNA 具有對稱性、目的性、精確的規範和高度的相互依賴性，那麼最合乎邏輯的推斷是，該物體是由一位智慧的創造者，一位生物工程大師製造的。

上帝可見於DNA的細節中，而且可見於雙螺旋結構及其交織的設計中。

奧斯瓦爾德·艾弗里、艾琳·查加夫（Erin Chargaff）和羅莎琳德·富蘭克林團隊描述的轉化劑、化學數據和 X 射線衍射分析，使華生和克里克得以提出 DNA 分子的三維結構（圖 1），並因此獲得了諾貝爾獎。 兩條相互纏繞的多核苷酸鏈（polynucleotide）形成對稱的雙股螺旋，其中每條鏈每 3.4 nm 旋轉一週。鹼基沿著每條鏈的間距為 0.34 奈米，因此每條鏈每螺旋圈有 10 個鹼基，相應地，雙螺旋每圈有 10 個鹼基對。 該螺旋結構是“右手螺旋”，即是說，每條鏈在延伸過程中都遵循順時針方向。密碼的聯結，如同萬物一樣，都是由基督維繫的（西 1:17）。

遺傳密碼以三個一組的形式讀取。我們現在知基因是DNA的一小段序列。人類基因組中約有 20,000 至 25,000 個基因，總共約有 30 億個鹼基對。遺傳密碼僅使用 A、T、C 和 G 這四種核苷酸，將核苷酸（nucleotide）序列編碼，成為生物所有特徵的全部資訊。 字母很簡單，但表達方式卻很複雜。相較之下，肺炎鏈球菌有 2,236 個基因和 216 萬個鹼基對的環狀染色體（即使這也很複雜）。

糖衣微生物的DNA顯示，密碼改變會導致疾病

肺炎鏈球菌顯示，編碼的變化會導致疾病（McCarty 1985）。這是導致“細菌起源”的分子的證據。轉化的歷史之所以重要，是因為它最終證明了DNA是遺傳物質。. 如果沒有這項證據，生物學家後來就沒有動力去闡明它的結構，而這為過去半個世紀的重大進步鋪平了道路。弗雷德里克·格里菲斯（英國聖公會教徒）在 1928 年嘗試研製一種治療由肺炎鏈球菌引起的肺炎的疫苗時，發現了這種轉化過程。格里菲斯是英國的細菌學家，他在實驗室工作，從肺炎患者的標本中分離和鑑定肺炎球菌，並且得到許多鏈球菌菌株（McCarty 1985）。研究得出兩個重要結論：（1）哺乳動物的細菌性肺炎，可由多種肺炎鏈球菌菌株引起；（2）某些菌株可在自身週圍合成糖衣莢膜。這種莢膜能夠保護細菌免受受感染動物的防禦機制的攻擊，使細菌能夠致病。首先，當他給小鼠注射活的 R 型肺炎鏈球菌（無莢膜且無毒力）時，小鼠保持“健康”，正如預期的那樣。其次，注射了活的S株（有莢膜且毒性強）的小鼠死了，這也在預期之中（圖2、3）。第三，如果他先取肺炎鏈球菌 S 株，用熱固定法處理細菌，然後將這些死細菌注射到小鼠體內，小鼠仍然存活——加熱會殺死這些被包裹的細胞，使其在注射到小鼠體內時無害。在第四次實驗中，他將已死亡的 S 菌株與活著的 R 菌株混合在一起，這兩個菌株單獨來看都是無害的。 . 然而，當注射這種混合物後，小鼠卻死亡了。 他得出結論，一定存在某種轉化因素，導致這種糖衣微生物從無害（R）形式轉化為致病（S）形式，因為肺炎鏈球菌開始時是死的，無法復活。因此，死亡的 S 細胞必須向活著的 R 菌株提供某種物質，才能恢復其抵抗小鼠免疫系統的能力，從而繁殖並引起肺炎。此外，這種獲得的能力會遺傳給轉化和改變了的細菌的後代（Dubos 1976；Gillen 2020b）。

圖 2. 轉化實驗和糖衣微生物，肺炎鏈球菌。 
Griffith experiment by Madeleine Price Ball, CC0, via Wikimedia Commons. 
Pneumococcus by The Oswald T. Avery Collection via NLM Digital Collections.

格里菲斯的工作揭示了變化的重要性（1928 年），這激勵了艾弗里在 20 世紀 30 年代初開始了他的研究工作（McCarty 1985 年）。 大約過了 13 年，人們才最終確認這種轉化因子正是 DNA， 並且是一種耐熱的物質。 他們早在 1943 年就掌握了證據，但直到 1944 年 2 月 1 日才公佈。奧斯瓦爾德·艾弗里（醫學博士，美國細菌學家和浸信會教徒）、科林·麥理德（加拿大遺傳學家）和麥克林·麥卡蒂（美國醫學博士和化學家）研究轉化提取物，從 S 菌株細胞中純化了 DNA。 他們發現，在 R 細胞的生長培養物中添加少量 S 細胞 DNA，就能持續產生一些轉化細胞，這些轉化細胞具有 S 型肺炎鏈球菌的特徵莢膜多醣。從這些轉化了的細胞中提取的 DNA 樣本，含有微量的蛋白質和 RNA，但用降解蛋白質的酶處理，或用核糖核酸酶（ribonuclease ，RNase，一種降解 RNA 的酶）處理，轉化能力並未改變。有趣的是，用降解 DNA 的酵素處理後，轉化活性被破壞了。這些實驗表明，遺傳物質是DNA。 然而，他們的一些實驗被認為是粗糙的（即，DNA 中可能含有污染物）。因此，科學界對核酸是否為遺傳物質仍存在一些疑問（Dubos 1976）。 還需要進行更多實驗來證實DNA是普遍的遺傳物質。麥卡蒂在 1944 年至 1950 年代後期獲得了一些佐證，附近的哥倫比亞大學的哈蒂·亞歷山大（Hattie Alexander）博士也獲得了佐證。

上帝存在於DNA轉化過程的細節中

20 世紀 40 年代初，艾弗里和化學家兼醫生麥卡蒂研究肺炎球菌的轉化，其中「R 型」（無毒）肺炎球菌在培養基中加入殺死的 S 型肺炎鏈球菌後，轉化為有毒的「S 型」。 變異後的肺炎鏈球菌在毒力和類型上與被殺死的糖衣微生物肺炎鏈球菌相同，而且這種變異是永久性的，可以遺傳。 隨後，艾弗里和麥卡蒂從肺炎球菌樣本中分離出活性“轉化物質”，並發現該物質是脫氧核糖核酸，即 DNA。[4]   他們在 1943 年發現，並於 1944 年 2 月 1 日在《實驗醫學雜誌》（Journal of Experimental Medicine）上發表了他們的研究結果。他們寫道，「從遺傳學的角度來解釋」這種轉化現像。[5]     DNA顯然能夠透過某種密碼改變細菌的性質，使菌株從無害變為致命。大多數科學家漠視艾弗里的發現，因為當時的遺傳學家和細菌學家並沒有廣泛閱讀該出版物，而且許多人都忙於世界第二次大戰。他們的發現傳播有限，很少有人具備欣賞他們工作的科學知識，而且可用於繼續進行科學研究的資金也有限。 直到華生和克里克注意到這篇論文，以及其他重複實驗的支持證據和哈蒂·亞歷山大對流感嗜血桿菌的研究，科學家才開始充分理解這項工作的重要性。麥卡蒂繼續努力證明，DNA 不僅僅是細胞核中的一種惰性化學物質。他從一頭牛的胰臟細胞中分離出了某定量的去氧核糖核酸酶（Deoxyribonuclease，DNase）。DNase 是一種生物催化劑，它是一種能破壞 DNA 但對其他分子沒有影響的酵素。 研究人員將轉化物質與 DNase 混合，發現混合物失去了轉化細菌的能力，並得出結論：“如果本研究中關於轉化原理中的化學物性質得到證實，那麼核酸就必須被視為具有生物特異性。” [6]   起初有人質疑這個結論，但其他人證實了這個結論，不久之後，哈蒂·亞歷山大也在流感嗜血桿菌（Haemophilus influenzae）中證實了這個轉化。

顯然，艾弗里是實驗室的領導者，他提出了 DNA 是轉化原因的想法。在早期，艾弗里和麥理德在證據方面取得了一些小進展，但化學家麥克林·麥卡蒂（被稱為「麥」）負責實際操作，於是有可能得到證據。麥克林·麥卡蒂加入實驗室後，開展了許多後續的生物化學工作，但該計畫的推動力量是艾弗里。到 1942 年，他們已經證明轉化因子在 1 億分之一的濃度下具有活性，並且會受到攻擊 DNA 的酵素的影響。

隨著更多實驗的進行，DNA發展史也隨之完善（Watson 1968, 2012）：

1.      艾琳·查加夫(1948) 的關鍵數據表明，鳥嘌呤的量與胞嘧啶的量相同，腺嘌呤和胸腺嘧啶的相對量也相同（G = C 和 A = T）。

2.      1952 年，微生物學家阿爾弗雷德·赫爾希和微生物學家瑪莎·蔡斯最終證實了 DNA 是遺傳的物質基礎。在這些實驗中，病毒（噬菌體）的DNA和蛋白質外殼都被標記，然後證實了大腸桿菌（E. coli）中細菌病毒T2的編碼和毒力因子，都在DNA中。

3.      莫里斯·威爾金斯（Maurice Wilkins）實驗室的羅莎琳德·富蘭克林（1951-52 年）拍攝的 DNA X 射線衍射照片（X-ray diffraction photographs）顯示出非常對稱的圖案，這幾乎可以肯定地反映了巨型螺旋的旋轉。

史蒂芬·梅爾（Stephen Meyer，2010） 在《細胞中的簽名》（Signature in the Cell）一書中也討論了這一時期，他指出艾查加夫認識到艾弗里的工作、DNA、語言、「語法」以及序列編碼的重要性：

哥倫比亞大學的歐文‧查加夫讀了艾弗里的論文後，立刻意識到它的重要性。他回憶說，他看見「生物學語法輪廓的雛形」。 “艾弗里給了我們第一份新語言的文本，或者更確切地說，他告訴我們應該去哪裡尋找它。我決心要找到這份文本。”

更重要的是，查加夫認識到，即使對於四種鹼基（A、T、C 和 G）比例相同的核酸，序列也可能出現“巨大”數量的變異。 正如他所說，不同的 DNA 分子或 DNA 分子的部分可能「在組成成分的序列上有所不同，[儘管]它們的比例相同。」（Meyer 2010，68，重點為筆者所加）。

然後，在 1953 年，華生和克里克確定了 DNA 的雙螺旋結構。因此，艾弗里在早期分子生物學中發揮了關鍵作用。

總結

該模型使人們很容易理解DNA分子作為遺傳訊息穩定載體的作用、其精確複製的方式以及某些類型突變的可能性。

五項實驗——格里菲斯的轉化實驗、艾弗里的轉化因子實驗、查加夫關於所有生物都具有相同四種 DNA 鹼基的數據、赫爾希和蔡斯的 T2 噬菌體「攪拌機實驗」以及羅莎琳德·富蘭克林的 X 射線衍射。這些實驗之後不久，人們對 DNA 化學的認識不斷加深，並開始提出 DNA 分子的物理結構。直到 1953 年，華生和克里克提出了雙螺旋結構。 該模型使人們很容易理解DNA分子作為遺傳訊息穩定載體的作用、其精確複製的方式以及某些類型突變的可能性質。儘管仍有病毒等少數例外情況，但DNA是遺傳物質，這一知識，已被證明是推動分子遺傳學進一步研究的強大動力。

我們採用相同的方法和技術研究DNA，因為這種密碼在不同物種中以相同的方式運作。這將加強人們了解到，上帝是DNA的創造者，並以DNA作為其簽名。DNA具有特定的、有序的複雜性。

遺傳訊息用於指導細胞功能並從一代傳遞到另一代的機制，就蘊藏在每個生物體的基因組中。在了解哪種化學物質導致了這種情況之後，可以回顧蛋白質和 DNA 的研究歷史，最終回顧 1953 年華生和克里克在《自然》雜誌上發表的關於 DNA 雙螺旋結構的報告。隨後對複製機制和遺傳密碼的闡明，使人們了解了微生物、人類、病原體和寄生蟲。雖然人們已經確定基本遺傳密碼在造物界所有生物體中都是一致應用，但其中大部分工作都是透過對病毒、細菌和寄生蟲的研究完成的。研究發現，細菌能夠被轉化，因此可以從其他來源引入新的基因。 结果，DNA組裝和利用的主要機制被闡明。 證據表明，DNA 具有高度的組織性，其利用也井然有序，這表明它和設計有 關，因為秩序是工藝、藝術、建築、編碼、語言、「編織/刺繡」的特性，而不是自然界中的偶然或疏忽。 這些屬性可從創造模型來預測。多年來，人類運用操作科學（operational science）取得了非凡的發現，然而榮耀歸於耶穌基督，祂創造並維繫著萬物（約 1:3；西 1:17）。

基因組密碼與理解細菌和寄生蟲的起源

我們也可以利用病原體和寄生蟲的DNA密碼來診斷傳染病。 就像如今普通人使用二維碼、條碼和電腦程式碼來掃描特定資訊一樣，遺傳DNA或RNA代碼可以告訴生物學家和醫務人員關於血液、尿液、組織或身體樣本中的有什麼病原體或寄生蟲。 程式碼非常精確：在電腦、二維碼和人工智慧（AI）中，如果發生故障，就會產生不便；  在微生物和人類DNA的世界裡，後果是致命的。此外，DNA基因組學和DNA的損失有助於我們了解寄生蟲的起源，例如食腦變形蟲（Gillen 2019）。它有助於我們診斷病理性的資訊遺失。編碼方式的改變，其實是訊息的喪失，似乎可以解釋自由生活的變形蟲（非致病性）演變成如今被稱為食腦的變形蟲的過程。我在一本名為《細菌的起源》（The Genesis of Germs  ，Gillen 2020）的書中討論了細菌的起源，並在書中和線上出版物中，列舉了許多例子。基因組密碼幫助我們了解細菌和寄生蟲的起源，包括肺炎、鼠疫、痲瘋病、食腦變形蟲和瘧疾。資訊遺失，原始資訊被竄改。 因為健康往往取決於 DNA 訊息，而這種序列性和特定複雜性的變化，導致病原體和寄生蟲的出現，這些病原體和寄生蟲原本並非上帝美好創造的一部分，而是被人類的罪惡和對造物主的背棄，而玷污了神的創造。信徒可以期待一個未來，細菌將會消失，而不是產生，這都要感謝上帝。

作者

Dr. Alan Gillen is a Professor of Biology at Liberty University.
Image credit: Sarah Streetman

參考資料

Avery, O. T., MacLeod, C. M., and M. McCarty. 1944. “Studies on the Chemical Nature of the substance Inducing Transformation of Pneumococcal Types: Induction of Transformation by a Desoxyribosenucleic Acid Fraction Isolated from Pneumococcus Type III.” Journal of Experimental Medicine 79, no. 2 (February): 137–158. https://doi.org/10.1084/jem.79.2.137.

McCarty, M. 1985. The Transforming Principle: Discovering that Genes Are Made of DNA London: Norton.

Dubos, R. J. 1976. The Professor, the Institute and DNA. New York: Rockefeller University Press.

Gillen, A. L. 2020a. Body by Design: Fearfully & Wonderfully Made. 6th printing. Green Forest, AR: Master Books.

Gillen, A. L. 2020b. The Genesis of Germs: Disease and the Coming Plagues in a Fallen World Rev. ed. Green Forest, AR: Master Books.

Gillen, A. L., Augusta, J., and K. Schneckenburger. 2019. “The Genesis of the ‘Brain-Eating’ Amoeba.” June 19, 2019. https://answersingenesis.org/biology/microbiology/the-genesis-of-brain-eating-amoeba/.

Meyer, Stephen C. 2009. Signature in the Cell: DNA and the Evidence for Intelligent Design. San Francisco: HarperOne.

Morris, Henry. 1995. The Defender’s Study Bible. Green Forest, AR: Master Books.

Watson, J. D. 1968. The Double Helix: A Personal Account of the Discovery of the Structure of DNA. New York: Atheneum.

Watson, J. 2012. The New Annotated and Illustrated Edition of The Double Helix. New York: Simon & Schuster.

註釋

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