腦科學家孫作東跨界挑戰DNA雙螺旋:新模型宣稱復制不拆鏈、不耗能

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

“DNA=雙螺旋”是全民沿用60年的“科學共識”,兩條核苷酸鏈纏繞成螺旋，復制時得先解開雙鏈，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？這一核心矛盾讓學界爭論幾十年，也讓普通人對“遺傳密碼如何精準傳遞”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+離子排斥驅動旋轉”機制，實現DNA整鏈復制無需拆解堿基對、不依賴ATP（不耗能）,不用拆“裝訂好的書”，不用拆散堿基對，像復印整張立體圖紙一樣，全程保持DNA結構完整，從根源上解決了遺傳穩定性難題。該“離子排斥驅動”機制，為DNA復制提供了一種可能不直接依賴ATP水解的、新的內在物理驅動力，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的存在，而是重新定義了酶系統與模型結構的協同工作方式，為酶的作用路徑提供了新的解釋。

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

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、易出錯且穩定性不足；DNA折紙風車四聚體模型（新范式）則實現“整體-復制”，恰似復印立體圖紙，結構完整不拆解、不依賴ATP（不耗能），既高效又精準。科學的前進，并非總是舊理論的“錯誤”，而是新模型在解釋精度、邏輯自洽或預測能力上展現了更優的“可能性”。風車模型的價值，正是將這種可能性擺上了競賽桌。更關鍵的是，新模型的核心依據源自富蘭克林51號X射線衍射圖，其預測的衍射特征直接對應并完美擬合了圖譜中“黑白相間、輕微打斜”的關鍵細節。這不是巧合，而是新范式對51號圖遺留實驗數據的首次自洽解釋，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、阿伏伽德羅原子分子論對傳統物質觀的革新。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。”孫作東強調，“生命的本質是秩序與穩定，整鏈復制無需拆解、不依賴ATP（不耗能），更符合遺傳信息傳遞的核心需求。這不僅是結構創新，更是對生命科學底層邏輯的重新詮釋。”

盡管“DNA折紙風車四聚體模型”仍需更多實驗驗證，但已引發學界廣泛關注。有科研人士認為，若能證實，這將重構分子生物學核心框架，甚至改寫教科書對DNA結構與復制機制的經典描述。

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