以蛋白质谱出的乐章

生物构造是由许许多多的蛋白质构成,而蛋白质本身则是由一个个胺基酸所组成的长链,蛋白质的排列组合顺序,则由基因序列决定。同样地,音乐也是由一个个音符串接起来,顺序由乐谱决定。于是一些有音乐底子的科学家就利用这个相似点,将蛋白质转化为一段乐曲。当然,这不是一个萝卜一个坑那么简单:组成人体蛋白质的胺基酸共有20种,如果只是随意将一种胺基酸对应一种音符,得到的音乐将毫无章法,也不悦耳。于是科学家就依据胺基酸亲水 (表示这种胺基酸易溶于水) 或亲油 (表示这种胺基酸不易溶于水,但易溶于油) 以及带电或不带电等特性分门别类,并缩小对应范围,使乐曲更有一体感。在最后谱曲过程,更需要调整音长并在适当位置加入休止符,增加作品的音乐性。由于不同谱曲者会设计不同的转化公式,最后也会进行独特的修饰,所以即使是同一个蛋白质,最后也可能变幻出完全不同的曲调,增添不少趣味性。

看不懂?用听的!

或许有人听了蛋白质音乐后会感到纳闷,体会不出究竟有何涵义。但现在已经有教师利用蛋白质音乐帮助学生更了解胺基酸组成对蛋白质的意义,同时又能增加学习乐趣。其实蛋白质用听的可能会比用看的清楚,因为胺基酸序列一股脑摊在眼前,通常只会感到一阵眼花缭乱;但是转换为音乐后,反而更能透过曲风和曲调分辨细微差异。举例来说,原生于新西兰的喙头蜥 (tuatara) 是一种非常古老的生物,从2亿年前延续到现在,被认为是活化石。喙头蜥的乙型血球蛋白被发现与人类的乙型血球蛋白之基本功能相同,但是胺基酸序列有些不同。听听这两种蛋白质的旋律,将能感受到2亿年前与现今的对比,体会物种的进化;而且完全不需要生物或遗传知识,单单让音乐自然沁入心中就会有感触。

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延伸阅读:听,尘埃的声音

欣赏创造都欢迎

在网络上有许多地方可欣赏蛋白质音乐,而以Algorithmic Arts(注1)和Gene2Music(注2)这两个网站集最大成。有些网站更提供蛋白质音乐创作园地,操作过程也相当简单,只要将基因或蛋白质序列复制,贴在网页相对应的字段再依照自己喜好设定参数,按下确定钮即可完成。这时大家心中浮现的问题应该是:“基因/蛋白质序列要从哪里来?”,所幸美国国家卫生研究院 (National Institutes of Health, NIH) 已经意识到如此的需求,只要到NIH的基因数据库 (GenBank)(注3) 或蛋白质数据库 (Protein)(注4) 输入自己有兴趣的基因或蛋白质的英文名称,就应该能找到该基因或蛋白质在人类和很多其他物种的序列。有空不妨自己动手将基因/蛋白质转换成音乐看看,说不定可以从中得到生活和工作的灵感也说不定!

你,准备好一起聆听生命的奥妙了吗?

参考文献
1.Algorithmic Arts: http://algoart.com
2.Gene2Music: http://www.mimg.ucla.edu/faculty/miller_jh/gene2music/home.html
3.GenBank: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/genbank/
4.NCBI Protein Database: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/protein/

图片来源:
https://zh.wikipedia.org/wiki/

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