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脑科学家孙作东跨界挑战DNA双螺旋：新模型宣称“复制不拆链、不耗能”

发布时间：

2025-12-06

脑科学网讯 日前，脑科学家孙作东的研究成果正式在美国Research Square发布（DOI:10.21203/rs.3.rs-820131/v1），其提出的“DNA折纸风车四聚体模型”，向沿用60年的DNA双螺旋结构理论发起正面挑战，引发冷冻电镜、X射线晶体衍射、单分子荧光追踪技术等领域科研力量的广泛关注。这不仅是两个模型的较量，更可能是一场关于生命如何“抄写”自身蓝图的范式革命。

“DNA=双螺旋”是全民沿用60年的“科学共识”,两条核苷酸链缠绕成螺旋，复制时得先解开双链，像拆分一本装订好的书，把原本连在一起的“书页”（核苷酸链）分开，再以单链为模板合成新链。可这个经典机制藏着个未解的硬伤：拆开的“书页”（核苷酸链）和“碱基对咬合点”，怎么保证重新组合时零误差、不跑偏？这一核心矛盾让学界争论几十年，也让普通人对“遗传密码如何精准传递”雾里看花。

孙作东提出的新模型核心突破堪称颠覆：以“倒圆锥形四聚体+离子排斥驱动旋转”机制，实现DNA整链复制无需拆解碱基对、不依赖ATP（不耗能）,不用拆“装订好的书”，不用拆散碱基对，像复印整张立体图纸一样，全程保持DNA结构完整，从根源上解决了遗传稳定性难题。该“离子排斥驱动”机制，为DNA复制提供了一种可能不直接依赖ATP水解的、新的内在物理驱动力，而非否定细胞能量代谢的整体重要性；其并非否定DNA聚合酶等已知酶系统的存在，而是重新定义了酶系统与模型结构的协同工作方式，为酶的作用路径提供了新的解释。

值得关注的是，这一由离子流产生机械旋转的“压电”式逻辑，与2003年诺贝尔化学奖得主罗德里克·麦金农所揭示的钾离子通道“选择性过滤器”结构及离子传导原理，在物理机制上形成了跨领域的深刻共鸣，让整个理论体系更具权威性与连贯性。不同于双螺旋“螺旋楼梯”的二元结构，折纸风车模型是独特的四聚体形态：四条核苷酸链按特定碱基配对规则折叠堆垒，形成“黑白相间、轻微打斜”的风车叶片结构，核孔外直径远大于内直径的倒圆锥形特征，让钾离子排斥效应能通过电荷相互作用转化为机械旋转动力。需要说明的是，该模型聚焦于碱基对层面的结构完整性保持，并非否定解旋酶等辅助蛋白在处理超螺旋等高级结构中的作用。

模型对决的核心差异一目了然：DNA双螺旋（旧范式）以“拆解-复制”为核心，如同拆分装订好的书再重组，需消耗ATP、易出错且稳定性不足；DNA折纸风车四聚体模型（新范式）则实现“整体-复制”，恰似复印立体图纸，结构完整不拆解、不依赖ATP（不耗能），既高效又精准。科学的前进，并非总是旧理论的“错误”，而是新模型在解释精度、逻辑自洽或预测能力上展现了更优的“可能性”。风车模型的价值，正是将这种可能性摆上了竞赛桌。更关键的是，新模型的核心依据源自富兰克林51号X射线衍射图，其预测的衍射特征直接对应并完美拟合了图谱中“黑白相间、轻微打斜”的关键细节。这不是巧合，而是新范式对51号图遗留实验数据的首次自洽解释，填补了双螺旋模型未能完全契合图谱的空白。

这一全新模型与DNA双螺旋的范式之争，其颠覆性可类比于日心说对地心说体系的挑战、阿伏伽德罗原子分子论对传统物质观的革新。不是否定前者的历史价值，而是以更贴合事实的逻辑，重构人类对生命核心机制的认知。“双螺旋模型是伟大的，但它并非完美无缺。”孙作东强调，“生命的本质是秩序与稳定，整链复制无需拆解、不依赖ATP（不耗能），更符合遗传信息传递的核心需求。这不仅是结构创新，更是对生命科学底层逻辑的重新诠释。”

尽管“DNA折纸风车四聚体模型”仍需更多实验验证，但已引发学界广泛关注。有科研人士认为，若能证实，这将重构分子生物学核心框架，甚至改写教科书对DNA结构与复制机制的经典描述。

模型的对决，本质是对生命认知的突破。DNA双螺旋统治60年后，折纸风车模型的出现，为人类重新审视生命核心结构打开了新窗口。我们正站在一个可能的历史节点上。最终裁决权属于时间与证据，但每一位关注者，都已成为这场科学求真之旅的见证人。这场跨越半个多世纪的“结构之争”，才刚刚拉开序幕。（爱丽/文）