数学解谜ＤＮＡ

仇　岷

如今，DNA及其双螺旋的分子结构几乎无人不晓。然而在20世纪初，人们对DNA的结构却一无所知。神秘的DNA吸引了众多科学家的无限遐想和艰辛探索。

英国物理学家威尔金斯通过X光衍射照片上一片去状的圈圈点点猜想：DNA大概是螺旋形；美国化学家鲍林也用X射线探测，得出了DNA的“α螺旋模型”，可惜他猜想的是三螺旋。著名数学家陈省身说过：“双螺旋的几何性质是生物科学的一个基本现象。”英国剑桥大学卡文迪许实验室的克里克凭着对数学的理解，他推测，DNA分子一定是某种形式的螺旋体。他与同在一个实验室的美国科学家沃森，从威尔金斯拍摄的照片中的一个十字型交叉点上，发现上DNA的螺旋结构是双层的，就像一个有两个扶手旋转而上的扶梯。

猜想终归是猜想。克里克和沃森在动的制作这个模型时，又遇到了数学上的难题：DNA中的4种物质T、C、A、G是怎样排列的？最初，他们根据已知资料和数据拆拼起来的模型是那样的扭曲难看。对数学的理解又一次告诉他们，凡是自然的东西都应该是美的、和谐的。于是，他们经历了十几个月的艰辛研究，终于运用数学原理找到了4种物质的对应关系，即A与T配对，G与C配对。当像凌空飘舞的彩绸一样舒展自如的双螺旋模型展现在世人面前时，DNA结构之迷终于被揭开了。

美国数学家琼斯则运用他发现的“扭结多项式”，为进一步探究DNA的精密结构又提供了数学手段。

数学打开了双螺旋的疑结。沃森、克里克和威尔金斯同时获得了1962年的诺贝尔奖；琼斯则获得了1990年的菲尔兹奖。

DNA的结构弄清了，但是DNA是如何携带大量的基因、如何表达出千差万别的生物性状呢？早在DNA结构未提示前，量子力学家薛定谔就用数学中的排列组合原理指出：构成DNA的4种核苷酸，每次取出3个构成一组，这样的排列组合就有了足够的遗传基因。现代生物技术证实了薛定谔的这一数学论断，组成DNA的4种核苷酸，正是按照每3个一组编排出遗传密码，从而谱写出了地球上千姿百态、无与伦比的生命交响曲。

人们对DNA的探究仍在继续。正在进行的人类基因组计划和对DNA的测序，仍然需要大量的数学模型和数学分析工作。相信，人类运用数学手段，会不断探索并提示一个个生命之迷。