腦科學(xué)家孫作東跨界挑戰(zhàn)DNA雙螺旋:新模型宣稱復(fù)制不拆鏈、不耗能

腦科學(xué)網(wǎng)訊日前，腦科學(xué)家孫作東的研究成果正式在美國Research Square發(fā)布（DOI:10.21203/rs.3.rs-820131/v1），其提出的“DNA折紙風(fēng)車四聚體模型”，向沿用60年的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)理論發(fā)起正面挑戰(zhàn)，引發(fā)冷凍電鏡、X射線晶體衍射、單分子熒光追蹤技術(shù)等領(lǐng)域科研力量的廣泛關(guān)注。這不僅是兩個模型的較量，更可能是一場關(guān)于生命如何“抄寫”自身藍圖的范式革命。

“DNA=雙螺旋”是全民沿用60年的“科學(xué)共識”,兩條核苷酸鏈纏繞成螺旋，復(fù)制時得先解開雙鏈，像拆分一本裝訂好的書，把原本連在一起的“書頁”（核苷酸鏈）分開，再以單鏈為模板合成新鏈。可這個經(jīng)典機制藏著個未解的硬傷：拆開的“書頁”（核苷酸鏈）和“堿基對咬合點”，怎么保證重新組合時零誤差、不跑偏？這一核心矛盾讓學(xué)界爭論幾十年，也讓普通人對“遺傳密碼如何精準(zhǔn)傳遞”霧里看花。

孫作東提出的新模型核心突破堪稱顛覆：以“倒圓錐形四聚體+離子排斥驅(qū)動旋轉(zhuǎn)”機制，實現(xiàn)DNA整鏈復(fù)制無需拆解堿基對、不依賴ATP（不耗能）,不用拆“裝訂好的書”，不用拆散堿基對，像復(fù)印整張立體圖紙一樣，全程保持DNA結(jié)構(gòu)完整，從根源上解決了遺傳穩(wěn)定性難題。該“離子排斥驅(qū)動”機制，為DNA復(fù)制提供了一種可能不直接依賴ATP水解的、新的內(nèi)在物理驅(qū)動力，而非否定細胞能量代謝的整體重要性；其并非否定DNA聚合酶等已知酶系統(tǒng)的存在，而是重新定義了酶系統(tǒng)與模型結(jié)構(gòu)的協(xié)同工作方式，為酶的作用路徑提供了新的解釋。

值得關(guān)注的是，這一由離子流產(chǎn)生機械旋轉(zhuǎn)的“壓電”式邏輯，與2003年諾貝爾化學(xué)獎得主羅德里克·麥金農(nóng)所揭示的鉀離子通道“選擇性過濾器”結(jié)構(gòu)及離子傳導(dǎo)原理，在物理機制上形成了跨領(lǐng)域的深刻共鳴，讓整個理論體系更具權(quán)威性與連貫性。不同于雙螺旋“螺旋樓梯”的二元結(jié)構(gòu)，折紙風(fēng)車模型是獨特的四聚體形態(tài)：四條核苷酸鏈按特定堿基配對規(guī)則折疊堆壘，形成“黑白相間、輕微打斜”的風(fēng)車葉片結(jié)構(gòu)，核孔外直徑遠大于內(nèi)直徑的倒圓錐形特征，讓鉀離子排斥效應(yīng)能通過電荷相互作用轉(zhuǎn)化為機械旋轉(zhuǎn)動力。需要說明的是，該模型聚焦于堿基對層面的結(jié)構(gòu)完整性保持，并非否定解旋酶等輔助蛋白在處理超螺旋等高級結(jié)構(gòu)中的作用。

模型對決的核心差異一目了然：DNA雙螺旋（舊范式）以“拆解-復(fù)制”為核心，如同拆分裝訂好的書再重組，需消耗ATP、易出錯且穩(wěn)定性不足；DNA折紙風(fēng)車四聚體模型（新范式）則實現(xiàn)“整體-復(fù)制”，恰似復(fù)印立體圖紙，結(jié)構(gòu)完整不拆解、不依賴ATP（不耗能），既高效又精準(zhǔn)。科學(xué)的前進，并非總是舊理論的“錯誤”，而是新模型在解釋精度、邏輯自洽或預(yù)測能力上展現(xiàn)了更優(yōu)的“可能性”。風(fēng)車模型的價值，正是將這種可能性擺上了競賽桌。更關(guān)鍵的是，新模型的核心依據(jù)源自富蘭克林51號X射線衍射圖，其預(yù)測的衍射特征直接對應(yīng)并完美擬合了圖譜中“黑白相間、輕微打斜”的關(guān)鍵細節(jié)。這不是巧合，而是新范式對51號圖遺留實驗數(shù)據(jù)的首次自洽解釋，填補了雙螺旋模型未能完全契合圖譜的空白。

這一全新模型與DNA雙螺旋的范式之爭，其顛覆性可類比于日心說對地心說體系的挑戰(zhàn)、阿伏伽德羅原子分子論對傳統(tǒng)物質(zhì)觀的革新。不是否定前者的歷史價值，而是以更貼合事實的邏輯，重構(gòu)人類對生命核心機制的認知。“雙螺旋模型是偉大的，但它并非完美無缺?！睂O作東強調(diào)，“生命的本質(zhì)是秩序與穩(wěn)定，整鏈復(fù)制無需拆解、不依賴ATP（不耗能），更符合遺傳信息傳遞的核心需求。這不僅是結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，更是對生命科學(xué)底層邏輯的重新詮釋?！?/p>

盡管“DNA折紙風(fēng)車四聚體模型”仍需更多實驗驗證，但已引發(fā)學(xué)界廣泛關(guān)注。有科研人士認為，若能證實，這將重構(gòu)分子生物學(xué)核心框架，甚至改寫教科書對DNA結(jié)構(gòu)與復(fù)制機制的經(jīng)典描述。

模型的對決，本質(zhì)是對生命認知的突破。DNA雙螺旋統(tǒng)治60年后，折紙風(fēng)車模型的出現(xiàn)，為人類重新審視生命核心結(jié)構(gòu)打開了新窗口。我們正站在一個可能的歷史節(jié)點上。最終裁決權(quán)屬于時間與證據(jù)，但每一位關(guān)注者，都已成為這場科學(xué)求真之旅的見證人。這場跨越半個多世紀(jì)的“結(jié)構(gòu)之爭”，才剛剛拉開序幕。（愛麗/文）