肝炎病论坛

首页 » 常识 » 预防 » 原来这里也有数学,病毒的形状,DNA的结
TUhjnbcbe - 2024/8/28 17:18:00
白癜风医疗 http://www.bdfzkyy.com/

你敢相信,数学里的二十面体与小儿麻痹病毒是有关系的。烟草嵌纹病毒是螺旋柱状体,还有一种常见的病毒形状则是二十面体。有些科学家称二十面体为自然界偏好的形状,因为这种形状在病毒上很是普遍,譬如天花病毒、小儿麻痹病毒、疱疹病毒,以及芜菁黄嵌纹病毒。除了病毒之外,DNA结构的研究也离不开数学。

一九八六年,荷格尔、周玛丽及菲尔曼三人发现了小儿麻痹病毒的结构。这种病毒是由四种蛋白质单元所组成,排列出来的形状带有二十面体所具有的对称性。要描述小儿麻痹病毒的结构,最简单的方法是由一个十二面体和一个二十面体的合并来开始讨论。组合成的立体看起来像一个每面都有微凹的五面体的十二面体。

另外,这种结构是基于某种原因、某种病毒结晶学原理而存在的:正如晶格是由大量原子所形成的最小能量结构,近似球形的多面体则是由少量的相同单元所形成的最小能量结构。在规则的正立体当中,二十面体与球最为近似,但是你仍然可以利用五边多面体和六边多面体的混合体,来更逼近一个球。现在使用的足球就是一个例子:足球的外形基本上是二十面体,不过却是截去了每一个角的二十面体。

在这样一个多面体中,一定有刚好十二个面是五边形;六边形的面的数目,则取决于一系列特殊的代数形式,也就是所谓的幻数;大部分的数字都不是幻数。小于三百的幻数为12、32、42、72、92、、、、、、及。这些数字在病毒的结构中扮演了特殊角色,正如费布纳西数在植物结构中扮演的特殊角色。

事实上,能够以大致规则的方式几乎并成球面的同一蛋白质单元的数目,就是幻数。下面这些证据,显示病毒知道这种限制。芜菁黄嵌纹病毒有三十二个单元,而人类多瘤性病毒、BK病毒及兔子乳头瘤病毒有七十二个单元。REO病毒有九十二个单元,单纯疱疹病毒有一百六十二个单元,鸡腺病毒有两百五十二个单元,犬类传染性肝炎病毒则有三百六十二个单元。

要证明数学模式对于形成地球生命的重要性,再没有比DNA更令人信服的证据。DNA之所以扮演这种角色,是因为本身的简单几何模式:双螺旋。就某种意义而言,由于关键特征不在螺旋,而是互补的碱基配对,因此这不只是一种合乎逻辑的模式。

演化在创造地球上的生命时所用的基础,正是这个并存于观念与物理定律中的模式,在这层基础之上,其他的模式也建造了起来,特别是遗传密码。为什么是这种特殊的密码?基本上,任何密码都可以,但捷足者先登,哪一种先被建造了,就有可能压倒群雄,因为生命可以生生不息地繁衍。或许克里克是对的,遗传密码是一种冻结的偶发事件;或许何诺斯夫妇是对的,遗传密码亦来自深藏于物理定律中的深奥模式。

DNA对于更广义的生命所扮演的角色有多重要?假定还有很多其他种类的分子可以复制,也可以把大量信息编成密码,那为什么我们得到的是DNA,而不是其他分子?

总之,也许DNA是在宇宙各处都可运作的唯一一种,也许DNA是唯一能够轻易从原始地球化学混合物质中演化出来的东西,也许DNA本身就是一次冻结的偶发事件,第一种脱颖而出的可复制与编码的分子系统,开始时由于还没有多少竞争,而使自己趁机占据地球,从而使其他竞争者更加没机会进行竞争,因而成为主宰者。我不清楚,但我知道,如果没有数学,我们就永远无法探知。

1
查看完整版本: 原来这里也有数学,病毒的形状,DNA的结