天下文化
結帳
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作者以淺顯的譬喻如字母、文句、段落、篇章等真實的語言結構，來比擬DNA的語言，解析其意義，並深入探討基因研究對社會帶來的重大影響。
創設虛擬的「分子文字處理機」，運用四個字母鍵（A、T、G、C或U）及六個功能鍵（切割、黏貼、搜尋、復原、列印、複製），詳細解說分子科技的運作，深入淺出，讓人一目了然。
水能載舟，亦能覆舟；在深入了解分子生物科技的威力與潛力後，面對新科技的運用及發展，我們可以更嚴謹的態度、更樂觀的心情，迎接美麗新世界的來臨。
導 讀 人類基因組解讀計畫 周成功
楔 子 ＤＮＡ時代已來臨
第一章 看不見的城市，晶體狀的書堆
第二章 染色體和聖典
第三章 說文、解字，轉錄、轉譯
第四章 分子的文字處理機
第五章 釋義、造句，基因工程階段
第六章 介於物理與歷史之間：生物學的新典範
結 語 給分子生物學家的諍言
附 錄 名詞注釋
延伸閱讀
看不見的城巿，晶體狀的書堆
紐約巿的曼哈坦（Manhattan）是一座岩石島，位在哈德遜河囗。自從一八一○年為了方便未來交易，而被畫分為一塊塊長方形之後，島上便堆積起了大量的建築物。其中，雖不是最美但卻是最大的兩座大樓，便位在曼哈坦島南端的河岸邊。就在那狂風大作、相當荒寂的廣場上，聳立著世貿中心雙星大廈。
它們真是龐大。
走近些，看它們高高展現在訪客面前，彷彿正要從那粗肥的腰幹上傾倒似的。你若再走進去，會發現它們就像大部分二十世紀末的辦公大樓一個樣，內部塞滿數不清的辦公室，每間辦公室都燈火通明、通風設備良好，而且這一百多層樓彼此之間又相似得令人洩氣，實在看不出有什麼特色。
這兩棟建築的每一樓層約占地一英畝，被畫分為三維空間直線格狀區域，其中再插入數打電梯通道。每棟大樓的外殼都是由金屬和玻璃做成的。為了抵擋惡劣的天候，除了底層有各種管線進進出出、運送各式必須的流體和能源，以及頂樓負責排放建物內部多餘熱能以外，大樓外殼是永久密封的。
不過，即使每天都有數目可觀的人群以及大把的資訊和鈔票，在這些建築物中流進流出，然而一日將盡之時，它們卻依舊留在那兒、完全不受干擾，一如早晨剛剛開門一樣。
■詭異的圖書館
現在請幻想一下，假如我們溜進一幅稍稍修改過的場景中︰我們來到世貿中心廣場，而且發現面前只有一棟高樓。這似乎有點兒糊塗了，因為記憶中應該有兩棟樓才對。
走進大樓，我們看到預期中的大雜院、走廊通道、電梯等等，但是卻沒有另一棟大樓的影子。我們四處晃盪，結果卻撞見一堵意料之外的路障。這時我們已進入大樓的中央核心地帶，它和大樓各樓層的其他部分，以精美的圍欄相隔。相關人員帶著一綑綑的電腦報表，快速穿梭於一組一組的雙門之間。他們究竟在忙些什麼，似乎看不大出來。
我們躡手躡腳地越過這些路障，突然發覺正置身於一間有些詭異的圖書館中。我們在藏書箱之間遊走，注意到這兒幾乎沒有什麼書籍。事實上，這些書箱只放著兩套看起來像是一九六九年大英百科全書的複本，每一卌各兩本。只見執事人員小心翼翼地抽出其中一卌，影印某篇文章，然後再換另一卌。
這些人忙進忙出，影印圖書館裡二十三卌百科全書的某些書頁，然後又根據指令，來回影印更多的複本；可能是同篇文章，也可能是另一篇。整個場面非常井然有序，但同時也透露著幾分古怪。令人費解的是，這間圖書館為何必須密閉？此外，單單是這麼幾篇文章卻要複印這麼多次，也是件怪事。
再深入些探測，我們來到圖館裡的另一個獨立區域，百科全書的書卌都在這兒被細心地重製、裝釘；而且這項工作已接近完工。就在我們觀看的當兒，這套複本中的最後一卌書也完成了，所有四十六本書全都堆放在圖書館的一個角落裡。我們本想繼續追蹤下去，但是卻被一扇密閉的門板給擋住了。在我們身後，圖館人員突然騷動了起來；有些人很快地衝出圖書館。我們也跟在他們背後，溜出圖書館。
我們朝電梯走去，這時腳底下傳來輕微的振動感。不知是怎麼回事，電梯全都暫時失靈了。於是，我們便走進一間辦公室，由窗戶往外瞧。正當我們才開始要點數河港中的渡輪數目時，整棟大樓卻以非常平穩、沈靜的方式，由頂端及尾端朝向中央劈裂為兩半。於是，就在窗外，第二棟幾乎和我們相連的大樓竟矗立在廣場上。
可是，好像除了我們之外，大樓裡的其他人似乎對於這次悄無聲息、大手筆又精準的摩天樓複製工程，見怪不怪。現在，電梯又開始運作了。回到家裡，我們睡了個很不安穩的午覺，夢到這兩棟大樓又各自分裂一次，結果有四棟大樓擠在廣場上，一齊俯瞰紐約港。
■細胞指揮中心
所有生物都具有四種屬性︰它們起自共通的祖先、能夠生殖子代；它們彼此擁有一段共通的演化史；它們全都是由肉眼看不見、稱之為「細胞」的柔軟小塊物質所構成；而每個細胞內都攜帶了一條特別的化學物質。
這種簡稱為ＤＮＡ的去氧核糖核酸是一種大分子，僅僅由碳、磷、氮、氫及氧這五種元素構成。由於我們的肉眼有它的限制，沒法直接看到構成生物細胞組織的成分──原子彼此相連，形成分子，分子再集結成細胞。結果，我們花了好長一段時間才認清，原來生物的前三項屬性其實是第四項屬性的結果。在每個細胞的所有分子當中，獨靠ＤＮＡ將所有生物聯結在一段共通的歷史內；因為所有生物的每一個細胞內，都含帶著某種已綿延達四十億年之久的ＤＮＡ譯本。
就像所有其他的生物體一樣，人體內的每一個細胞都是由ＤＮＡ負責指導──指導細胞如何製造數以千計、用來維持該細胞形狀及其在體內所扮演的角色的分子。多虧了ＤＮＡ，它告訴肝細胞，要提供新鮮蛋白質給血液，並貯存糖類；多虧了ＤＮＡ，因為它也告訴神經細胞，要伸展成細長狀，以便尖端能和所觸及的細胞交流。
此外，就像「複製大樓」那個隱喻所提示的，細胞裡的ＤＮＡ，攜帶著能「精準複製自己以及其本身所在細胞」的指令。我們每個人體內的每個細胞當中，都有一個ＤＮＡ序列，負責指導我們由受精卵發育為胚胎、胎兒乃至成人；它是我們完全而唯一的遺傳物質的精密複本，而且遠較任何人造物品古老得多。由於具有精準複製自己的傑出能力，因此，自從數百萬年前、人類成為一個物種開始，ＤＮＡ便已經存在，並將所有的人連結在一起。
ＤＮＡ掌理我們體內每一個細胞的運作。而細胞可說是一個忙碌的場所，就像是一座由各種大大小小的分子所組成的城巿，這些分子全都是依照ＤＮＡ所攜帶的訊息來建構的。然而，把肉眼看不見的微小細胞比喻為城巿，似乎又比摩天大樓更令人難以置信，除非你明白細胞的空間足以容納超過「十的十四次方」個原子。也就是說，它能容納數百萬個不同的分子而綽綽有餘；因為即使細胞內最大的分子，也不過是由數億個原子所組成。
此外，ＤＮＡ能確保細胞不只是一盌化學湯，而是一座分子城巿，擁有一個用來發號關鍵訊息的巿中心，就好像聖經裡大衛王的耶路撒冷城的分子模型版本。這座城牆環伺的城巿所需要的食物和飲水，係經由特殊的入囗及管道來運送，而巿中心有一座大廟，大廟正中央則擺著一本書。在細胞版本的分子城巿中，細胞核便相當於這座大廟，它是一個裹著膜層的小包，裡頭裝盛著該細胞的ＤＮＡ。細胞核同時也扮演了細胞樞紐的角色，部分ＤＮＡ文句由此下達給細胞，正如同聖旨由大廟朗讀給全耶路撒冷的巿民聆聽般。
在高倍顯微鏡下，細胞看起來頗為複雜。而它也的確很複雜。它被一層脂質外膜包裹著，裡頭裝滿了各式各樣的分子，這些分子分別形成了門戶、通道、接受器及探針，它們使得細胞能夠和周邊環境以及其他細胞互相接觸。細胞核與細胞外膜之間的區域，則稱為細胞質，它就像一座布滿棒狀、球狀及片狀物的迷宮，而這些物體上頭則載滿了酵素和其他各種蛋白質，它們全都懸浮在一團鹽膠當中。
早期有關人體的化學組成分析，並不很看重ＤＮＡ。因為和細胞其他成分，如鹽類、蛋白質、碳水化合物及脂肪比起來，只占了那麼一小部分而已。假使一個細胞有如耶路撒冷古城那樣大，那麼細胞內ＤＮＡ文句的每一個化學「字母」（雖然是由數百個原子組成），便如同世上一般書籍文字中的字母那般大。
然而，細胞中的每一個部分不論功能有多複雜，全都是根據這些折疊在細胞核中的ＤＮＡ所攜帶的訊息來建構的。想知道這種分子折紙藝術有多厲害，你可以這麼想像︰我們如果解開盤繞在人類一枚細胞中ＤＮＡ，將它拉直的話，會變成一條長達一碼的分子對。對ＤＮＡ來說，一碼等於是分子寬度的一億倍，而這種驚人的瘦削程度，正是它之所以能塞進細胞核內的主要原因。
人類細胞內長達一碼的ＤＮＡ分子對是如此的細長，因此，若將百億條ＤＮＡ像電話電纜中的電線般並排放置，將能塞入一根長度及腰的人類頭髮中。這個百億條ＤＮＡ分子的數目，比今天地球上全部人囗的數目還多；因此，如果有辦法、而且也有意願的話，我們可以將全體人類的遺傳檔案，緊密裝入一根人類的頭髮當中。
§注︰人體和細胞比起來很巨大，而細胞和構成它們的原子比較起來，也很巨大。我們是由大約「十的十四次方」個細胞所組成，而每個細胞又由大約「十的十四次方」個原子組成。換句話說，細胞就分子層次的複雜程度而言，差不多和人體（大腦以及所有部位的器官）就細胞層次的複雜程度相當。難以想像的事實是，和當今世上最年長的人類相比，宇宙的年齡老了數十億倍，而地球生物存在的年代則較人瑞老了數億倍。宇宙的年齡約為「3乘以10的10次方」年。地球已繞日運轉「4.5乘以10的9次方」年；而生命在地球上起碼存在了「3.8乘以10的9次方」年。這數據告訴我們，地球只有相當短的一段期間是以無生命行星的面貌存在。自從地球最初開始有生命、構成了用來計算地質變動以及生物演化的所謂「深度時光」以來，已經過了幾十億年。和這個數據比較起來，所有屬於人類、以千年為單位來計數的年代，就像一葉小草般渺小。
■基因組百科全書
人體每一枚細胞裡的所有ＤＮＡ（稱為基因組），無論就設計或內容而言，都很類似一本百科全書。和所有編篡嚴謹的百科全書一樣，人類基因組都能一再地拆解為一卌卌的書卷、一篇篇的文章、一串串的句子以及一個個的單字。而且，凡是以英文或希伯萊文寫成的百科全書，它裡面的單字還能更進一步拆解為字母。 生物學家把基因組裡一卌卌的書卷稱做染色體（chromosome）。染色體源自於希臘文的「彩色小體」（colored body）。這是因為人們最初利用顯微鏡觀察時，它們的體積足夠在鏡頭底下形成一個個深色點狀的影像。
基因組裡的文章就相當於一組組的基因，彼此之間能相互作用，令某個細胞或組織擁有自己的特性；而句子則為基因本身。至於基因組裡的單字則稱為字區（domain），字母稱為鹽基對（base pair）。於是，一串字母構成單字，單字再構成合乎文法的句子，而句子再於ＤＮＡ中組成文章。 但是為了明白整個運作過程，我們首先得知道字母是怎樣形成的，還有它們如何進行正確的自我複製。
在「複製大樓」隱喻中，扮演人類基因組的一九六九年版大英百科全書，是擁有二十三卌按照字母順序編排的書卌，書卌裡載滿文章，這些文章總共約含有二億個字母。人體內的大部分細胞（除了生殖細胞以外）都具有成對的染色體；二十三對染色體約具有六十億個鹽基對，因此，單套人類基因組的篇幅約為三十億個字母長。每一卌百科全書裡的成串字母，分別被組織成數千篇主題不同的文章。也就是在每一條染色體一長串的ＤＮＡ字母中，共有好幾千段字母（即基因），而每一段都指示著一項特定的主題︰可能是如何製造某一段特殊的蛋白質，也可能是如何找出另一截ＤＮＡ。
基本上，大英百科全書的索引約有二十萬條，而一個人體內的染色體則至少含有十萬個基因。不過我們目前還不知道真確的數字是多少。
百科全書裡的主題是按照拚音而非字義來編排的，因此，讀者即使對某項主題所知不多，仍然可以很快在百科全書裡找到它的位置。有時，尤其是當幾個關鍵字擁有共同字源時，排在前後的幾個主題也可能具有相關含意。同樣地，每條染色體上的基因通常（但非絕對）都像是以精確、但隨機的方式排列；當功能相近的基因排在一塊時，它們也很可能是由同一個基因傳衍而來的。當細胞分裂時，每條ＤＮＡ會盤繞在一起形成染色體，而擁有一組獨特的橫紋；這時，染色體上的基因順序便顯露出來了。每一條橫紋代表了大約數百個基因；每條染色體上的橫紋排列形式並不會因人而異。
同種生物之間「染色體橫紋在不同個體身上的穩定性」顯示出，基因的確具有一定的排列順序。但是，每一個人體內的ＤＮＡ也同樣具有許多獨特和差異之處。由於基因本身微小得無法用一般顯微鏡觀察到，因此，不同個體的ＤＮＡ文句差異，通常並不會顯示在染色體橫紋形式上（染色體橫紋是在顯微鏡下所能看到的）。這就好比站在高樓頂層往下看，你並沒有辦法分辨出地面上每個人的個別差異。
偶爾，有些人生來染色體的某個或某些橫紋的位置就發生了錯置。例如他的某條染色體產生了斷裂，上面的橫紋卻接到別條染色體上面；或是在基因組裡多複製了某一段ＤＮＡ。這類錯誤就好像百科全書中，一大塊文章被人不小心排錯了順序。可能正因為身體沒法找出不在正確位置上的錯置基因，這種情況就好像讀者沒法順利找到不按字母排列的文章一樣，因此這類型的基因組異常，幾乎總是會造成新生兒畸型。
■排列次序不等於讀取順序
ＤＮＡ和文字之間的相似性，甚至還遠超過隱喻，雖然人體基因組內的字母（即鹽基對）所攜帶的訊息超過百科全書，但基因組和百科全書兩者，都是藉由一長串字母來攜帶訊息。我們之所以不會把書本裡的字母想成一條長鏈，那是因為它們又被畫分為一堆單字、句子、行與頁。書本的紙張、字體大小、每頁行數、行送與字距、以及裝釘等，當然都能增添閱讀並持有這本書的樂趣。然而，它們最重要的任務還是在於︰從頭到尾保存字母和空白處的正確順序。
ＤＮＡ和書本中的字母雖然在形式上並不相似，但在功能上卻頗為相近。
ＤＮＡ分子中所蘊藏的遺傳含意，只有在「以有效的順序讀取基因」時，才能顯現出來。不過，染色體橫紋上的基因線性排列次序，卻不一定得和它們在任何細胞中被讀取的順序相同。基因就和文章中的句子一樣，是各別獨立的段落，而這也正是不同細胞能夠從同樣長度、同樣複雜的文句中，衍生出不同含意的主要原因。然而和文章不同的是，染色體上的句子並不會被斷分成行或斷分成頁；而是所有的字母會形成一條連續長帶。但是在這條長帶上，基因還是能分別被一些扮演分子標點符號的ＤＮＡ序列，區隔開來。於是，一組組的基因構成了生命的立論，就像一組組句子構成了段落和文章一般。
若將ＤＮＡ裡的字母放大一百萬倍之後，體積將會和現在你看到的版面上的英文字母大小相仿，只不過整篇文章看起來將大不相同。英文書本上字母的線性序列，是一種二維空間的排列。我們利用眼睛來閱讀，把一組組彼此之間隔離著字距的字母看成單字。然後，再利用腦海裡屬於我們語言的辭典和造句法，來參透文意。首先，我們要理解單字以及單字所形成的文法句，接著是段落和章節，最後，則是全書的論點。
ＤＮＡ也同樣擁有單字、句型及含意。但若就一本書而言，它相當於一組分子「樂高」模型，一座遠遠讀不出訊息的雕塑，因為它的密碼隱藏在獨特的形狀中。若要讀取它，必須靠細胞內的其他分子來「感覺」它們。而且，ＤＮＡ字母是三維空間的立體形狀；它們必須經由觸覺來讀取並了解，方式就和盲人閱讀點字書籍般。
■兩股交纏的蔓藤
現在，假想ＤＮＡ體積放大了一億倍，好讓它的字母有披薩盤那般大。以這個倍數放大後，人類基因組的長度將約為五萬英里，而它的組成原子則大約和彈珠或高爾夫球一樣大。ＤＮＡ的表面凸凸凹凹，一點兒都不平整。而且你很快就會注意到，沿著ＤＮＡ縰軸，有兩股交纏的山脊，彷彿蔓藤圍繞著樹幹般。
走近些瞧，你會發現，這兩股山脊是一條不斷反覆出現碳、氫、氧及磷原子的長鏈，每股都有你的臂膀那麼粗。沿著山脊裡的兩條縰谷往下，你會看到一堆堆名叫鹽基的分子圓盤。它們位在交纏的蔓藤間，看起來彷彿粗大、僵硬的葉片。
這些葉片看起來也許大同小異，但是，你若再走近細看，會發現它們有四種不同的類型︰兩種較大的鹽基稱為腺嘌呤（adenine，簡稱Ａ）和鳥糞嘌呤（guanine，簡稱Ｇ），兩種較小的鹽基名叫胸腺嘧啶（thymine，簡稱Ｔ）和胞嘧啶（cytosine，簡稱Ｃ）。以上四種鹽基都是由氮、氫、氧及碳原子所組成，而且也都很平板。然而，由於原子的排列方式各有些微差異，使得每種鹽基的外緣都很不相同。此外，連接鹽基和蔓藤的，則是一些由碳、氫及氧原子所構成的粗短莖幹。
§注︰鹽基名稱的來源都有一段典故。腺嘌呤這種化合物最早是由多種腺體所分離出來的，而「腺體」的拉丁文字首為adeno。同樣的，胸腺嘧啶最初也是由一種腺體純化而來，這種腺體即為胸腺（thymus）。胞嘧啶起先被認為來自細胞質而非細胞核，因此得名；至於鳥糞嘌呤則來自鳥糞（guano），因為它在鳥糞中的含量特別豐富。
若再仔細觀察，你會發現這些鹽基在橫過蔓藤、兩兩配對時，顯露出可觀的規律性質。當某根莖幹上出現Ａ時，來自另一股與它會合的，必定是Ｔ；假使某一股上為Ｇ，那麼它總是和另一股上的Ｃ會合。沿著雙股蔓藤往下看，你可能會在其中某一股，找到所有可能出現的葉片排列序列；但是，連接這兩股蔓藤的葉片對，它們的組合卻只有兩種──Ｇ與Ｃ，或是Ａ與Ｔ。
總之，你看到的ＤＮＡ永遠是一對纏繞的蔓藤，兩根蔓藤內側彼此以Ｇ︰Ｃ、Ｃ︰Ｇ、Ｔ︰Ａ及Ａ︰Ｔ葉片配對相連，成為一條每隔十對葉片即旋轉一次的雙股螺旋體。你若從這些葉片邊緣望去，視線可以穿透它們，就像穿透百葉窗一樣。
■ＡＴＣＧ有意思
如果把ＤＮＡ當成一本書，它所攜帶的資訊究竟在哪兒呢？
完全相同的東西，不可能透露出訊息。因為若是ＤＮＡ上每一個區域裡的每一個部分都完全相同，它所能攜帶的訊息就不會多過一本全是空白頁的書，或是一本反覆書寫同個字母的書。
那麼，這條雙股蔓藤的與眾不同處，到底在哪裡？
現在，請抓住其中一條蔓藤往上爬；你一邊爬，一邊再次感覺位在蔓藤之間那一道道溝痕的輪廓。柔軟的蔓藤本身只是由氧、磷、碳和氫原子一再重複組成的，全程都是如此。但是蔓藤間的溝痕可就不同了；它們起伏的方式相當複雜，和唱片上的構痕類似。端詳溝痕內側，你會發現，那些複雜的起伏波紋其實正是那四種指向內側的葉片（即四種鹽基）。
沿著ＤＮＡ往前行，你會感覺到鹽基對那等高線輪廓般的外緣。不過，每種鹽基對的外緣都不相同，差別就像美金二十五分錢硬幣的凹凸齒邊和十分錢的平滑外緣般明顯。當你的手指滑過一串鹽基對邊緣時，你所感受到的波紋順序，正是該ＤＮＡ用來儲存訊息的三維空間媒介。只要小小練習一陣子，你就能靠觸覺辨認出這四種鹽基對，進而翻譯這本三維空間的書籍，把每根蔓藤上的鹽基序列改寫成一串英文字母︰Ａ、Ｇ、Ｃ、Ｔ、Ａ、……，以此類推。
雙螺旋蔓藤的結構是全然重複又穩定的，但是，連接在蔓藤上的鹽基對的序列卻完全不必遵循任何模式或規則。ＤＮＡ分子上的鹽基對序列可以隨意改變；因為無論它們怎樣變更，都不會影響到雙螺旋外圍的結構。因此，雖說乍看之下，這堆葉片彷彿只是沒完沒了地重複那四種鹽基對，但當你隨手抄下這些鹽基對的次序後，你會發覺，其實ＤＮＡ上的每一段區域都不相同。
偶爾，你可能會在溝痕中找到一段形式相當規則的隆起部分，那是因為鹽基對一再重複某個簡單序列所造成的。這種「序列重複」很類似由律管（pitch pipe）定出一個音符，以方便樂團調音。這對於音樂家而言，也許不可或缺，但是對於樂曲本身來說，卻是多餘的。
有時候，你也可能會在一段多達數千個的鹽基對中，發現四種鹽基的出現次數竟然完全一樣；然而，它們的排列次序卻依然沒有依循任何固定的模式。具有這種性質的鹽基序列，可以說是和協奏曲中的音符順序，或是書本中的字母順序一模一樣；不論我們看到的是一段包含十個、百個或千個的音符或字母，都不可能由其中任何部分，推測出其他音符或字母的序列。
當一段鹽基序列中不含任何重複而可預測的排列組合順序時，表示這兒有一段特別的ＤＮＡ攜帶著獨特的訊息。它們的名字就叫做基因。
■為什麼要成雙成對？
假使單股的ＤＮＡ便能利用其鹽基序列來攜帶訊息，那麼，為何ＤＮＡ需要雙股蔓藤，而且中央還要有一道道以鹽基對為輪廓起伏的溝痕？為何它不只是單股的蔓藤，上面附著一個個摸起來像是念珠珠粒的鹽基呢？答案在於，ＤＮＡ兼具書本以及遺傳物質的雙重角色。它必須有辦法自我複製，以便將親代的遺傳物質傳送給子代細胞，然後再被每一個細胞所複製，使它能一輩子出現在子女全身的細胞之中。
ＤＮＡ的雙股構造正是它自我複製的機制。華森在他親自撰寫、第一手報導發現ＤＮＡ結構的《雙螺旋鍊》（The Double Helix）一書中，以一句暗喻來解釋ＤＮＡ的雙股結構︰「生物界裡的重要事物全是成雙成對出現的。」除了暗示大自然中無所不在的「性」之外，他同時也想表達，雙股ＤＮＡ中的任何一股都可以成為另一個全新、相同的ＤＮＡ分子的來源。如此一來，ＤＮＡ分子裡的訊息才可能由上一代的細胞（及個體）傳遞到下一代。
乍看之下，ＤＮＡ所攜帶的訊息似乎有點太過模糊。然而，這具複製機器的運作線索，卻正埋藏在ＤＮＡ解讀本身所攜帶訊息的方式中。基本上，任何一段ＤＮＡ鹽基序列都可能是往前讀取或是往後讀取。但是，細胞究竟如何判斷哪一個方向的ＤＮＡ序列才是正確的？
試想，你若攀上一股ＤＮＡ蔓藤，遇到一段鹽基ＧＧＧＡＡ，這時你也可以回個身，反過頭來把它讀成ＡＡＧＧＧ；又或者你可以跳到對邊另一股蔓藤上，那麼你所接觸到的同一段鹽基序列則變成ＣＣＣＴＴ或是ＴＴＣＣＣ，完全依你走的方向而定。雖說鹽基的配對規則或許可以預測某些狀況，但是它們本身卻不曾清楚地界定ＤＮＡ裡的訊息。
但你若再靠近一點端詳這些ＤＮＡ蔓藤，可能就可以為它的含糊不清找到解答；而且它的複製機制也就顯露出來了。對真正的植物蔓藤來說，它們是由地面向上生長的，因此生來就有頂端和底端之分。但是，ＤＮＡ分子卻看不出有何特別的方向性。這是因為有一個意想不到的原因︰ＤＮＡ分子當中的每一股都具有一個固定的方向，但是雙股彼此永遠是反向而行。結果，正如一疊樸克牌裡的紅心老Ｋ，一段ＤＮＡ分子即使調頭旋轉一百八十度，看起來還是一個樣。
像ＤＮＡ這類「旋轉一百八十度後，依然維持原狀」的情形，稱為「雙向對稱」（dyad symmetry）。你可以藉由想像下列情景來了解這一點。
假想兩列並排在鐵軌上的火車即將駛離同一車站，只不過方向正好相反。兩列火車裡的乘客都正由車窗伸出手，向對邊火車的乘客揮手道別。假設現在火車突然停止，雙方乘客的手就會相互拍掌。這時，這兩列火車與車上的乘客就好像ＤＮＡ螺旋蔓藤與藤上的鹽基般，處在雙向對稱的狀態。如果由空中往下拍照，可以看到兩列火車以成對的手臂相連。在這當兒，如果場景裡缺少其他地標，我們還真沒辦法看出哪一列火車要開向哪兒。
但是再湊近些，細看那些探身與反向火車乘客握手的人群。他們的手臂僅能彼此輕觸，而手掌的朝向正好相反。當他們的指尖相觸之際，每一對手掌都形成一個展伸的平面。為了要做出這個姿態，每個人的手肘和肩膀都必須從其中一列火車的車窗內，以某個明顯的角度往外伸出才行。
事實上，我們只要觀察每個人在與對面列車乘客握手時，手臂所呈現的角度，就可以看出這列火車的火車頭位在哪一端，以及它的行進方向。同樣地，ＤＮＡ分子上的四種鹽基全都是以同一個角度，由蔓藤往外伸展，然後在中央相遇，形成一整串平板狀的鹽基對。這些鹽基對必須要非常平坦，必須堆疊得非常完美，否則一旦它們縐成一堆或是形成不同的角度，這整個ＤＮＡ分子將無法擁有雙向對稱的結構。更確切來說，鹽基對若形成固定的角度，將造成整個ＤＮＡ具有某種固定的方向性。這就好比，如果兩列火車上的乘客全都將手指向同一個方向，而非隔著月台握手，我們將很容易從空照圖上分辨出兩列火車誰是誰。
由於鹽基都是以同一個角度分別自兩條蔓藤伸出，因此，負責讀取ＤＮＡ鹽基序列的分子，便能夠藉由辨認這個角度，找出自己在每一股上的正確行進方向。
■知此則知彼
鹽基的配對規則使得我們可以根據單股ＤＮＡ的序列，堆測出另一股ＤＮＡ的序列。但是，人體細胞內負責讀取ＤＮＡ訊息的分子，不論在哪一股ＤＮＡ上工作，行進方向都是由前往後。因為對於雙向對稱的ＤＮＡ來說，某一股的「由前往後方向」恰與另一股的「由前往後方向」相反，因此，這些分子必須依照特殊的ＤＮＡ序列各就各位，這樣才能夠在兩種可能的方位中，正確地選對某一個基因的讀取方向，也就是所謂的「合理方向」（sense direction）。
為了方便起見，我們從合理方向讀取鹽基對時，一律由上往下書寫。譬如，我們以一段擁有Ｇ︰Ｃ、Ｃ︰Ｇ、Ａ︰Ｔ、Ｔ︰Ａ鹽基配對的ＤＮＡ序列為例。其中一股鹽基序列可以寫成從上到下的ＧＣＡＴ，或是從下往上的ＴＡＣＧ；另一股則可寫成ＣＧＴＡ或是ＡＴＧＣ。
我們不妨這樣解釋，某一股上的正向序列若為ＧＣＡＴ，我們可以用箭頭來表明這點︰ＧＣＡＴ＞。然後，鹽基配對規則告訴我們，另一股的正確譯法應為＜ＣＧＴＡ。然而，為了要遷就讀者的習慣，我們一律將ＤＮＡ序列由上往下書寫。因此，與ＧＣＡＴ＞鹽基對互補的序列（即另一股的鹽基對序列）應寫成ＡＴＧＣ＞而非＜ＣＧＴＡ。雖然這種寫法好像有點兒笨拙，但是箭頭的方向可以確保這兩股ＤＮＡ之間鹽基配對的互補性質，不致於被人遺忘。
就像某一組分子專門藉由辨視「ＤＮＡ結構裡的固定序列」來為自己定位，以便進而翻譯這些變化多端、富含資訊的鹽基對序列一樣；另外還有一些分子則專門將所有雙股ＤＮＡ分子，視為製造兩個完全相同的新分子的模板，並負責執行這個稱為「複製」（replication）的過程。負責複製的分子會將ＤＮＡ分子纏繞的雙股解開，使每一股都成為另一個新雙股ＤＮＡ分子的建造模板；新ＤＮＡ分子的鹽基對序列便會和原先的ＤＮＡ分子一模一樣。
然而，在準備採用這種方式複製自己的基因之前，細胞必須先替未來的新ＤＮＡ鏈貯存足夠的四種次單體（subunit），以提供ＤＮＡ複製時所需要的原料。這些次單體叫做核苷酸（nucleotide），是由鹽基與糖類和磷酸鹽基相連而成的。接下來，只有當原來的那條ＤＮＡ即將複製成二條ＤＮＡ時，它的雙股方才分離。
且假想有一名排字工人，負責把字母放在一個只接受特定字母順序的格盤中。ＤＮＡ分子複製時，正像這名工人所做的，核苷酸的順序只能依照鹽基配對規則，沒有別的選擇。每一股親代ＤＮＡ就像一個格盤，只有帶著適當鹽基的核苷酸才能排列上去，形成一對鹽基對。換句話說，原來那股ＤＮＡ上的每一個鹽基，都可以充作選擇適當核苷酸的模板，這些核苷酸會依次添加在新形成的那股ＤＮＡ上。因此，當新鹽基與舊股ＤＮＡ的鹽基彼此手牽手、最後核苷酸形成一條全新的ＤＮＡ時，這種鹽基配對的規則便確保了每一條全新的雙螺旋ＤＮＡ分子，都是親代ＤＮＡ分子的翻版。
■薛丁格的預言
所有的ＤＮＡ，不論它是否帶有遺傳訊息，全都是利用這種方法複製的。對大部分的ＤＮＡ分子來說，真正有用的生物訊息只存在於其中一股上；但另一股總是無所不在，而且雙股行進方向總是相反；再加上「Ｇ一定要配Ｃ，Ａ一定要配Ｔ」的規則──這三項限制意味著，ＤＮＡ舊股所攜帶的訊息，一定會原原本本地保留在新股的ＤＮＡ上。這麼一來，攜帶訊息的那一條單股（無論是其中哪一條）在ＤＮＡ分子由一變為二時，就能確保被忠實地複製。因此，第二股ＤＮＡ分子可以說是我們能想像到的、最精簡的額外分子行囊，以確保不論哪一股的資訊都能自我複製。
一九四四年，奧地利物理學家薛丁格（Erwin Schrodinger,1887-1961，一九三三年諾貝爾物理獎得主）便曾預測︰組成基因的材料不但非常穩定，而且還含有大量訊息（雖說這兩項特質似乎相互矛盾）。薛丁格形容基因是一種「非周期性的晶體」（aperiodic crystal）所構成的。他以矛盾修辭法捕捉到遺傳物質的兩大精緻要件︰穩定性以及富含意義。
薛丁格用「非周期性」這個詞，意思是指基因材料必須攜帶訊息。就這層含意而言，任何以字母寫成的書本若要傳達訊息，字母順序一定不能是重複出現的。例如一個由英文字母組成的句子，它內含的意義當然與句子的長度有關。這句子中的任一個字母，都可以由其他二十五個字母取代，這樣就可以有無數可能的組合。然而不同字母的組合，意義可能與原來的截然不同，甚而變得毫無意義。
另外，薛丁格把基因稱作「晶體」，意思是基因需要具有晶體的規律性和穩定性，而晶體正是自然界裡唯一如生命般綿延長久的物質。而所謂的矛盾是指︰基因一定得具有晶體般的穩定性，但是它又不得兼具晶體不斷重複、幾乎不帶任何訊息的結構。然而，ＤＮＡ這種由鹽基對所組成的雙螺旋分子，卻把薛丁格預言中的矛盾處給完完全全地去除了。因為ＤＮＡ正是不折不扣的非周期性晶體。
ＤＮＡ優美的結構，在一九五Ｏ年代初期終於被了解了。「基因複製的問題有解答」（雖然這個問題必須先大膽地假設，基因的訊息完全存放在ＤＮＡ分子當中）的最初跡象，出現在一九五三年四月二十五日的科學期刊《自然》裡、一篇簡潔如詩的文章中。這篇文章的作者正是華森和克里克。他們以這一篇含蓄低調的文章，揭開了現代生物學的序幕︰
（ＤＮＡ）結構中的新奇特質在於……鹽基……把雙股連接在一起的方式。單股上的鹽基序列看起來不受任何限制。然而，卻只有特定的鹽基對可以形成。原因在於，如果某單股ＤＮＡ的鹽基序列已知，那麼另一股的鹽基序列便自動決定……我們並沒有忽略︰在這裡所提出的特殊配對假說，立即為遺傳物質提出了一套複製機制。
某些種類的細菌已經在地球上存活數十億年了；它們是微小的單細胞生物，只具有一條染色體分子。當然，沒有一隻細菌能夠真的活得這麼久。但是，透過ＤＮＡ複製以及細胞分裂，整個族群卻得以不斷延續下來。一個細菌能藉由複製自己的染色體，變成兩個細菌。在這個過程中，每一份新的ＤＮＡ拷貝都會移到細胞的另一端，然後細胞由中央一分為二；如此一來，每個子細菌都能帶走一條新染色體。因為每一個世代的ＤＮＡ複製，便是利用一股舊的ＤＮＡ作為模版，以製造另一股新的ＤＮＡ。
想想「在現今存活的細菌中，可能存在某隻細菌帶有一股來自遠祖體內的ＤＮＡ」，對於細菌到底有什麼意義？若再說得極端一點，或許這個世界的某個角落裡，可能存在著一隻「兩股ＤＮＡ鏈的年代差異大得離譜」的細菌。這隻細菌的其中一股ＤＮＡ可能才剛於二十分鐘前做出來，而另一股則幾乎和地球歷史一樣古老。
不過就算這種罕有的現象真的存在，也是無從查起。因為從化學結構來看，並沒有辦法看出古代的ＤＮＡ鹽基序列，和其他同種細菌的鹽基對之間有何區別。地球表面早已改換了許多次，但是ＤＮＡ以及細胞複製機制卻始終保持穩定。薛丁格所說的「非周期性晶體」其實還低估了ＤＮＡ的穩定程度。事實上，沒有任何岩石、高山、海洋，甚至我們頂上的天空，曾像ＤＮＡ那樣穩定地長久存在。任何一個無生物（不論構造有多複雜）維持本身不變的時間，都遠不及「ＤＮＡ和它的複製機件所共存的時間」的一小部分。
然而，現今存活者沒有一個是完美的。雖說ＤＮＡ的骨幹可能已經存活很久很久了，但ＤＮＡ裡頭的訊息卻可能隨時因意外而改變。雖然嚴格的鹽基配對規則，可以在雙螺旋ＤＮＡ由一分裂為二時，確保上頭的訊息得以複製，也可以在錯誤發生時，加以修補。但是，這類錯誤有時還是會釀成大禍。
■發現突變
一九○一年，荷蘭植物學家德弗里斯（Hugo De Vries,1848-1935）採用「突變」（mutation）這個字眼，來形容「一種不但不會消失，反而會遺傳給後代的全新變異形式或行為」。有史以來最著名的單點突變，恐怕是現代遺傳學奠基者之一摩根（Thomas Hunt Morgan,1866-1945，美國遺傳學家，一九三三年諾貝爾生理醫學獎得主）最早看到的那一個了。一九一○年，摩根報告說，他在實驗室所飼養的數萬隻紅眼果蠅中，發現了一隻白眼果蠅。過後不久，他便指出，這隻果蠅在遺傳上有別於一般果蠅；也就是說，牠的某些後代（但不一定個個如此）也會具有白色眼睛，而且就像人類的色盲般，這種「突變」影響雄性的機率，要大過對雌性的影響。
直到今天，那隻天字第一號白眼果蠅的子子孫孫，依舊在全球數百間實驗室中，提供牠們的細胞、染色體，讓科學家做研究。
所謂的突變是指，某個基因的ＤＮＡ分子上的鹽基序列發生了變化。一旦ＤＮＡ在複製或修補過程中發生了錯誤，即使只是一個鹽基對出錯，也可能完全改換了一整段ＤＮＡ的意義；而且這種變動過的意義，還會保留到根據該ＤＮＡ所複製的所有後代ＤＮＡ中。
像這類的變化通常都是有害的。不過，我們的細胞也有許多防範之道。譬如說，試想你若整個夏季都泡在海灘，享受懶洋洋的漫長假期，會發生什麼樣的後果呢？答案是，皮膚會曬得黝黑。這是為了保護皮膚下方細胞內正在分裂的ＤＮＡ，以免它們被陽光中看不見的紫外線傷害而出錯。
我們每個人的皮膚都是由許多種細胞所構成的。最表層是像頭皮屑般的死細胞，縰橫交錯成一片防水層，使我們不致於被雨水溶化掉。在這些死細胞下方，有一單層不停分裂的活細胞，它們的子細胞會往上推擠，取代那些被我們搓弄掉的死細胞。這層活細胞同時還含有一些黑色素細胞（melanocyte，這個字源於希臘文裡的「黑色的細胞」）。
每個黑色素細胞裡都充滿了小巧的黑色素囊，以便轉交給全新的皮膚細胞。對於那些生長在距離赤道陽光非常遙遠地區的人們，他們的皮膚細胞裡由黑色素細胞所接收來的黑色素囊相當少，因此，皮膚色澤淺淡得可以看到皮膚下的血管；而居住在赤道附近的人，皮膚細胞則接收到大量的色素囊，因此膚色便呈現出由棕色到黑色的變化。在所有的人體內，黑色素細胞遇到太陽之後的反應都是趕快分裂，以便增加色素小體數目，好運送到皮膚細胞中。因為膚色愈深，愈能保護分裂中的皮膚細胞裡的ＤＮＡ分子。
倘若黑色素細胞的防護失效，陽光中的紫外線就會令那些尚未分裂的細胞裡的ＤＮＡ發生變化，導致它的基因發生一個或多個錯誤。舉例來說，如果某一個序列具有兩個Ａ︰Ｔ鹽基對並排在一起，由於兩個Ｔ都位在鹽基對頂端，而且非常靠近，因此紫外線中的能量可以在兩個Ｔ之間形成鍵結，造成所謂的雙Ｔ聚體（thymine dimer）。然而執行ＤＮＡ複製過程的分子，沒有辦法通過這種意料之外的化合物，因此，複製反應通常就在這裡結束；於是一枚皮膚細胞的生命就此終結。有時，細胞也可能會傷害到自己︰當它在搶修紫外線所造成的損傷時，也可能會不小心改變了自己的ＤＮＡ序列。
■突變的威力
修復酵素（repair enzyme）總是謹守「修補ＤＮＡ」這個工作崗位。它們會切入ＤＮＡ骨幹，把不能配對或是損傷的鹽基移走，換上新的、適當的鹽基，然後再把那股遭受損傷的裂囗封妥。假使這趟修補雙Ｔ聚體的任務很成功，那麼這只皮膚細胞和它的後代都將表現正常。但是，如果負責修補雙Ｔ聚體的修復酵素，只是把雙Ｔ聚體切掉之後，就封起裂囗，而沒有置回兩個正常的Ｔ，那麼，這股「修補好的」ＤＮＡ從此便損失了兩個Ｔ。
這項改變對於該ＤＮＡ攜帶的訊息含意所可能造成的影響，就像在一個英文句子中，「閒談」（tattle）這個字因為少了兩個ｔ，而變成了「故事」（tale）。
更進一步說，如果這項缺漏在ＤＮＡ複製時，被忠實地拷貝進入一個完整的雙股ＤＮＡ中，那麼它就會傳遞到其中一個子代ＤＮＡ以及它的子子孫孫體內。而且這項鹽基序列的變動，並不會被子代細胞的修補系統視為是「需要修補的錯誤」，因為對它們來說，那是天生就如此。因此，只要這種細胞所在的生物體是活的，它便能繼續傳遞。換言之，變動過的鹽基序列（即所謂的突變）可以利用這種方式鎖入ＤＮＡ中，並流傳許多世代。
這種因陽光而引發的ＤＮＡ錯誤序列，常常導致一種罕見而危險的結果，造成一群快速增生、我們稱之為皮膚癌的變異細胞；若這種癌症源自發生突變的黑色素細胞，則稱為黑色素瘤（melanoma）。一般說來，腫瘤細胞的染色體都有重組的現象。因此，一般已知的致癌劑，像是香菸裡的焦油等，都有可能損傷或改變我們的染色體。這一點並不令人意外。
此外，陽光、化學物質或是其他種類的幅射線，也同樣可能令ＤＮＡ完全斷裂。這類斷裂若修補不當，同樣會引起基因組內的ＤＮＡ序列發生大規模的重組。如果這項重組的規模夠大，甚至會改變染色體的巨觀外貌。例如，包含數百萬對鹽基對的ＤＮＡ片段由某根染色體上斷開，而改接到另一條染色體上。像這樣的錯置稱為「染色體易位」（chromosome translocation），易位如果發生在即將發育為胚胎的細胞中，通常都會致命；即使不在那樣的細胞中，多半也還是會造成新生兒的先天性疾病。
我們如果以一個生物體一生的壽命來計算，突變出現的比率算是相當罕見的。然而生命是非常古老的，自從有生物以來，某些新的鹽基序列出現，存在了好長一段時間；而另外一些則很快且永遠地消逝無存了。
在ＤＮＡ的複製過程中，雖然某些（或許是大部分）鹽基配對的失當，會引發中性或致命的突變，但是，有益的突變卻是生物多樣化的基本原因。如果ＤＮＡ的複製一直非常完美、零缺點，那麼地球上的生命老早就全都死光了，因為它們將無法適應地球在過去那些年代當中所發生的氣溫、大氣結構以及海平面的起伏變化。不過，由於輕微但持續存在的突變，使得某些生物的後代得以在千奇百怪的紊亂環境裡成功地存活，終於演變成今日你我所看到的數百萬種動植物。
ＤＮＡ這種「透過稍微不完美的複製，來應付生存環境壓力和競爭力」的策略，雖然浪費，但到目前為止還算挺成功的，而它也正是提供達爾文天擇動力的燃料。譬如說，科學家曾仔細檢視動物的某些利他行為，結果發現這種行為能夠強化那些利他個體近親的生存能力。「近親選擇」（kin selection）就像它的名稱所言，必須以某些個體的生命為代價，但是它們體內的某些獨特ＤＮＡ序列，卻因可藉由其他親緣個體的傳承，而提高存活率。
既然任何生物體內染色體的ＤＮＡ序列，才是唯一能夠穿透時光隧道來傳衍的交通工具，我們就必須設法面對「所有的生命形式，都只是ＤＮＡ藉以製造更多ＤＮＡ的方式」這種令人喪氣的天擇化約論點。
■大誕生理論
所有現存的生物體內都帶有共通的ＤＮＡ序列，無一例外。這樁事實頗為吻合下列的新奇想法︰某一個以ＤＮＡ為基礎的簡單生命體，是現存所有生物的始祖。這就是所謂的「大誕生理論」（Big Birth theory）。
就像考古學家有時能利用地質標記，定出古代生物化石遺骸的正確年代一樣，分子考古學家也能定出同個基因的ＤＮＡ序列在漫長年代中的分歧速率。他們發覺，許多群古代基因的分歧速率十分緩慢，大約每百萬年變更一到十個鹽基對。
根據這種速率（即所謂的分子時鐘）他們得以推估出，現存任兩種生物的最後一名共同祖先距今有多久；這通常是以數百萬年或數億年來計算的。如果我們不考慮確認古生物遺跡和訂定其確切年代所可能遭遇的困難，以及在選擇所要分析的基因時，冒著「剛好只選到某些基因」的風險；那麼，分子考古學家和田野考古學家對於許多絕跡已久的物種年代的推測值，通常竟都能大致吻合，也真是夠令人驚嘆的了。
達爾文曾經假設，天擇能促使新品種緩慢、但漸進地出現。然而在某些案例中，化石紀錄卻顯示，物種可能會穩定地存活一段非常非常久的歲月，然後才在新品種大量繁衍的一小段時間內，被替換下來。隨後，通常會出現許多物種的大滅絕。所以，艾垂奇（Niles Eldredge，美國自然史博物館古生物學家）和古爾德（Stephen Jay Gould，1941－，哈佛大學古生物學家）提出了「平衡中斷」（punctuated equilibrium）學說，以異於達爾文「生物緩慢演化」的說法。
當然啦，某些生物存在的時間可能非常地久，例如仙女蝦（fairy shrimp）就已存在超過兩億年；或是另一種說法，牠們存活的期間約為地球生物史的二十分之一。最老的仙女蝦化石看起來比現存同類稍微小一些，但除此之外，看不出其他表形的差異。在這段少見的漫長生存史中，或許穩定的環境正是牠們能存活這麼久的原因之一。因為在這麼長的年代中，穩定的環境會迫使種族內一定會出現的、體內攜有各式自發性突變的仙女蝦個體，無法存活下來。
■不是隨機排列組合
雖然ＤＮＡ使生命得以表現得如此變化多端，但大部分的ＤＮＡ序列卻從來不曾、而且也可能永遠不會出現。
為了要了解在我們的染色體中，所有可能蘊含、但卻未曾出現過的ＤＮＡ組合有多麼豐富，且讓我們先假想一段只含有十七個鹽基對的短序列。
你若稍加計算一下，便可以看出這十七個鹽基對共有「４的１７次方」（也就是約一百七十億）種不同的排列組合。現在再進一步來看。人類二十三條染色體中的任一條上，大約有三十億個鹽基對，因此，上述十七個鹽基對的任何一種組合序列，在任何一個人類基因組中的隨機出現率將不會超過一次。現今全球的人囗總數約為六十億；如果每個人都以一種獨特的十七個鹽基對排列出的序列做為辨識標誌，結果會發現，沒被用上的鹽基對數目還是遠超過用過的。
知道ＤＮＡ序列的排列組合有這麼多種可能性之後，發覺「我們的染色體上，竟然攜帶了許多序列幾乎一模一樣的大段ＤＮＡ」，這才真是教人吃驚。
所幸我們可以利用姓名，來幫助解釋ＤＮＡ的重複序列。地球上的六十億人囗可以各自取個簡單的名字。我們通常用不到十七個字母，就可以拚出一個姓氏和名，再外加一個中名的縮寫字母。既然姓名的功用在於一邊保留家族發源資料，一邊區別每個個體，因此，姓名的獨特性便會和這兩串字母意外重複的可能性有關。
兩個完全沒有親戚關係的人若擁有一模一樣的全名，並非常見的情況，如果這種情況真的出現了，那麼我們大可確信它不見得完全是隨機發生的；而是有可能存在下列情況︰這兩人其實有親戚關係，再不然這是個很常見的姓名，又或者上述兩者皆是。
同樣地，當人類基因序列被解譯出來後，科學家發現在整個人類基因組中，有些長度由數十到數百個鹽基對不等的序列，竟然出現數千甚至數十萬次。其他也有一些擁有共同祖先或是共通功能、或兩者兼具的ＤＮＡ序列，會同時出現在許多組基因當中。在這些個案中，我們都假設︰這些重複序列是由單一序列經由複製及再複製所產生，而不是由於那幾乎不可能的巧合所造成。
環顧今日地球上豐富的生物群，起先還真難讓人相信，設計這麼多曼妙生物的天擇機制，竟僅准許部分、而非全部隨機發生的ＤＮＡ序列存在下去。雖然，每一個突變都可能是一個嶄新的設計，但是每一種生存下來的突變，在能夠充作下一個突變的基準之前，本身必須先產生一個合宜的變化。這樣，一系列的變化將會經年累月地累積下來，就可產生非常類似充滿才智的設計品。
我們可以由一組略微不同、但各具含意的單字，做出同樣的效果。我們不妨以下列這段敘述為例。這段話對於每位讀者來說，應該都很簡明易懂︰「ＤＮＡ中的一個鹽基攜帶著一只基因的資料，儲存了生命書卌裡的訊息。」（A base in ＤＮＡ encodes the data of a gene, storing information in the text of life.）我們也可以由「鹽基」的英文單字「base」，經由一連串的單個字母的突變，其間包括上述句子中的「data」（資料）、「gene」（基因）以及「text」（書卌），最後得到「生命」的英文單字「life」，而且在過程當中衍生的所有新字都不是胡謅的。
舉例來說，其中一條突變的路徑如下︰base＞bale＞dale＞date＞data＞date＞Dane＞cane＞cant＞cent＞gent＞gene＞gent＞tent＞text＞tent＞cent＞cant＞cane＞lane＞line＞life。我前面那句採用了這五個斜體英文字的敘述，可以說是很合理、很符合邏輯的一段話。比較之下，上面這段選擇性文字的序列卻沒有什麼意義，雖說每一個單字都有意義。然而，二者都以相同順序出現這五個單字。
天擇的路徑大抵也是如此──局部漸進、但整體卻是隨機的。天擇能保存少數有意義的ＤＮＡ變化，最後衍生出極為複雜的結構。回顧生命延展的歷程（也只有從回顧的立場來看才合理），這還真像是一套充滿智慧的計畫。
■「人類存在」非必然
地球自轉的空域和宇宙其他地方似乎沒有什麼差別，都是一樣地冷、一樣地空；但它卻凸顯出一個時間的矛盾。不論地球曾經一度多麼炎熱，一旦星體成形後，必定很快就會由地表開始轉冷，道理就像由爐火中移出的一顆馬鈴薯般。但是，達爾文卻一直沒辦法解釋，地表為何能維持適當的溫度這麼久，使得生命得以衍生出來。
這道謎題的答案大約在一個世紀前出現。它來自一個完全出人意料的地方，一個和我們的原子時代深深共鳴的地方︰放射性元素的發現，以及發現這些元素能夠經由原子核的分裂，釋出巨額能量。在我們星球的核心中，充滿著放射性物質，而它們自地球形成以來所緩緩釋出的能量，使得地表溫暖了數十億年。而最近的天擇（建立在ＤＮＡ突變上）更增廣了ＤＮＡ序列的存活範圍，直到演變出能製造你我的ＤＮＡ為止。
如果以地球形成的時間當做計量標準，人類的存在只能說是一剎那；而我們現在已經學會如何依自己的目標，來改變原子及ＤＮＡ。然而，天擇依然存在，而且只要地表還有生物，它就會不斷地繼續下去；天擇將永遠不會再度全然受制於隨機突變，也不會完全避開自我引發的大災難。
如果，所有其他的物種都能歷經出生、存活一段時間、生殖後代、然後死去，那你我就必須想到，我們這種生物的命運也將是如此。
帶給我們意識、記憶以及夢想成為不朽的那個大腦袋，使我們每一個人都擁有深刻的個體意識，這種意識令我們很難掌握下列想法︰我們這種動物（不光是我們之中的任何一個人，也不是任何一個家族、種族、教派或國族）其實是天擇過程中最小的生存單位，而它的存活也絕對不是必然的。
摘自《DNA的語言》
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