作者：王洪吉
关键字： 碱基配对； 阴阳平衡； DNA结构； 遗传密码； 偏手性问题
一、引 言
曾经有人把《周易》中的四象与DNA的四个硷基对应起来，据此为基础解释DNA的四个硷基的互补配对。并把《周易》中的六十四卦与DNA的六十四个遗传密码对应起来，认为《周易》中的六十四卦就是DNA的六十四个遗传信息密码。虽然数目相同，分别是四个和六十四个，但是这种对应似乎有些牵强，因而没有的到人们的普遍认可和接受。
笔者在曾侯乙编钟的音律体系一文中，从中国传统文化入手，根据《周易》中的“太极生两仪，两仪生四象，四象生八卦，八卦定乾坤。”的思想方法，研究了曾侯乙编钟的生律方法。曾侯乙编钟是一钟双音，一阴一阳，对应两仪。宫、商、羽、徵四基，对应四象。四曾和四辅，对应八卦。笔者还在量子纠缠态的理论研究一文中，讨论了能量最小原理与左旋和右旋以及阴阳平衡的关系。在这些研究中，笔者体会到中国传统文化中的阴阳学说，以及太极、两仪、四象和八卦的关系和结构是前人在实践中总结出来的关于自然现象的规律。
本文在前人工作基础上，根据《周易》中的阴阳学说，能量最小原理，以及“太极生两仪，两仪生四象，四象生八卦，八卦定乾坤。”的思想方法，研究了 DNA双螺旋结构，解释了DNA的碱基配对、自我复制、RNA的转录、六十四个遗传密码的个数以及生命物质中的氨基酸和糖的偏手性等问题。
二、太极、两仪、四象和八卦
《周易》是我国传统文化的精髓．它利用八卦图,以阴阳变化来说明宇宙万物的一切现象，有“众经之首”、“大道之源”和“天人之学”之称．
《周易》的《系辞上传》中说：“易有太极，是生两仪，两仪生四象，四象生八卦，八卦定吉凶，吉凶生大业.”认为“太极”是派生万物的本原，由太极分出阴阳“两仪”，这阴阳两仪相互作用，产生了由太阴、太阳、少阴、少阳组成的“四象”. 再由四象继续与阴阳相互作用，于是便产生了由“乾、兑、离、震、撰、坎、艮、坤”组成的“八卦”，而八卦便可定吉凶祸福，主宰大业的成败.上述太极、两仪、四象和八卦之间的关系,可以用阴爻- -和阳爻——表示.
在《周易》中，用阴爻和阳爻表示的太极、两仪、四象和八卦本质上是实数、复数、四元数和八元数的基底的一种表示.根据数学中推广的 Frobenius定理，实数域、复数域、四元数体和八元数代数是实数域上仅有的有限为维的交错代数，它们的维数分别为1，2，4，8. 这是一个非常美的数学结构.《周易》八卦学说就是建立在这样一个美的数学结构之上的.
阳
——
阳 阴
—— - -
太阳 少阴 少阳 太阴
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—— —— - - - -
乾 兑 离 震 撰 坎 艮 坤
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图1 太极、两仪、四象和八卦的符号
三、能量最小原理与左旋性和右旋性
能量最小原理，是自然界的基本原理之一，许多自然现象以能量最小的方式存在和演化。能量最小原理对于宏观现象和微观现象都是适用的。
研究原子基态的电子的周期分布时，不仅要考虑泡利不相容原理而且还要考虑到能量最小原理。即电子的分布在不违背泡利原理的条件下将尽可能使体系的能量为最低。
不少植物的茎有强大的附着能力，比如葡萄、黄瓜、扁豆、牵牛花和常青藤.这些植物的细长而柔软的茎随风摇摆，一旦遇到一个可以作为支撑物的物体，就会紧紧地缠住，然后逐渐从柔顺的直线形态转变成坚韧的螺旋形态，成为一只天然的螺圈弹簧，以抵抗强风袭击。有趣的是所形成的螺旋线往往是一半是左旋，另一半是右旋。早在18世纪，植物学家就注意到了这个现象。1865年，英国著名科学家，进化论创始人达尔文（Darwin.C.）也观察并研究过这个现象。
为了对攀附植物的这一现象给出科学的解释，需要将植物的茎进行简化。用力学的语言来说，就是把植物的茎简化成一根细长的弹性杆。1859年，德国科学家克希霍夫已经建立了一个研究弹性细杆的理论。应用这个理论，做一些必要的推导和计算，就可以发现，攀附植物的茎从直线转变为螺旋线的现象可以用弹性杆的平衡稳定性来解释。稳定的平衡对应势能的最小值，而不稳定的平衡对应势能的最大值。笔者认为由细长而柔软的植物茎所形成的弹簧的螺旋线，在一半是左旋，另一半是右旋的情况下，弹簧的弹性势能最小。显然能量最小原理使得植物茎所形成的弹簧的螺旋线，一半是左旋，另一半是右旋。左旋与右旋问题与能量最小原理对应。
手性是自然界的本质属性之一，自然界中的氨基酸和糖都有L和D两种对映体，在无人为外加因素时，天然的或实验室合成物中L和D型分子出现的概率是相同的，都是外消旋体.笔者认为这也是能量最小原理在起作用。
我国古代流传下来的太极图由阴阳两条鱼组成，其实是左旋和右旋的示意图. 太极图的阴阳鱼是握在一起的左手和右手，两只鱼眼是手的大拇指的指向，鱼头是手与手腕子相连的部分，鱼尾是手指头的那部分. 把手蜷起来，半握着，把大拇指的方向指向眼睛，就会看到一只阴阳鱼。黑色和白色是数学中黑白群的两种颜色，也相当于物理学中用来描述磁场方向的两种符号⊙和 . “一阴一阳之为道”，笔者认为“道”在这里指的是规律，是能量最小原理。阴阳平衡的时候，能量最小。
四、一钟双音与DNA双链结构
曾侯乙编钟都是一钟双音的，而且大多数两个音之间的关系为小三度关系。曾侯乙编钟的上层二组和三组的钮钟，是用来定音的律钟，所发的音都是小三度关系的，小三度关系是三个半音，因此一定是一阴一阳的。所以曾侯乙编钟把十二律分成了阴阳两类。是太极生两仪，的实际例子。不仅曾侯乙编钟是一钟双音，古代的编钟大多数都是一钟双音，且是小三度关系，是一个阳律和一个阴律结构。一般的，任意一个瓶子、一个碗或一个固态物体，等等，都可以敲击出两个声音，接近三度关系，是阴阳结构。更为一般，许多事物都与阴阳概念有关，阴阳概念是古人在观测万物以后总结出来的，阴阳学说有着丰富的物质基础。
所有的DNA都是双链结构，反向平行，互相缠绕在一起。这里根据阴阳学说，把这两个链分为一个阴链和一个阳链，也是阴阳结构。一个阴一个阳的结构能量小，且能保持平衡状态，因此结合在一起的两个链一定是一个阴链和一个阳链。
DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧。阳链上的脱氧核糖是阴的，磷酸是阳的。阴链上的脱氧核糖是阳的，磷酸是阴的。脱氧核糖和磷酸的阴阳是DNA的双链的阴阳中的阴阳。阴阳之中又有阴阳。
在生物学中，DNA分子的两个链，还有义链和反义链之分。正好符合一个阴链一个阳链的结构。DNA分子在进行转录的时候，只有义链具有转录功能，而反义链无转录功能。阴阳与雌雄、男女、正反等对应，因此义链是阴链、雌链、母链，或阳链、雄链、男链中的一种，具有转录功能。这种转录过程是由义链（雌链）完成的，与雌性具有生殖功能，而雄性不能生殖类似。
五、四基、四象和四碱基
曾侯乙编钟的铭文中的一个重要的基本概念是四基。四基是由宫、商、徵、羽四个音组成。曾侯乙编钟的四基，与《周易》中的四象对应。
DNA有四个碱基，它们是鸟嘌呤G、腺嘌呤A、胸腺嘧啶T、胞嘧啶C。DNA的四个碱基，与《周易》中的四象对应。鸟嘌呤G、腺嘌呤A、胸腺嘧啶T和胞嘧啶C分别对应四象中的太阳、少阴、少阳和太阴。
根据周易中的阴爻 - - 和阳爻 —— 符号，太阳（Ｇ）是两个阳爻，太阴（Ｃ）是两个阴爻，太阳和太阴连接，每一个阴爻对应一个阳爻。少阳（T）和少阴（A）各有一个阴爻和一个阳爻。少阳的阴爻在下，阳爻在上。少阴的阴爻在上，阳爻在下。少阳和少阴连接，也是每一个阴爻对应一个阳爻。
太阳 少阴 少阳 太阴
—— - - —— - -
—— —— - - - -
G A T C
图2 四象和四个碱基符号
一个阴爻和一个阳爻连接，能量最小，才是平衡的。因此，Ｇ（太阳）只能与Ｃ（太阴）结合，Ａ（少阴）只能与Ｔ（少阳）结合，Ａ与Ｃ、Ｇ与Ｔ之间不会结合，从而可实现Ｇ－Ｃ、Ａ－Ｔ之间的严格配对关系。这种配对关系，是组成互补配对的ＤＮＡ阴阳双螺旋链，完成ＤＮＡ分子自我复制的必要条件。
六、八卦与DNA和RNA的阴阳碱基
ＤＮＡ分子有两个链，一个正向一个反向，反向平行缠绕在一起。ＤＮＡ分子的两个链，一个叫义链，一个叫一个反义链，义链参加转录，反义链不参加转录。因此，把阴阳概念赋予ＤＮＡ分子的双螺旋结构是有道理的。
ＤＮＡ分子有四种碱基，分为两类，一类阴的，一类阳的。阳G、阳A、阳T、阳C、阴G、阴A、阴T、阴C称为DNA的八个基本元素。它们分别对应于《周易》中的八卦：乾、兑、离、震、撰、坎、艮、坤。
阳G 阳A 阳T 阳C 阴G 阴A 阴T 阴C
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乾 兑 离 震 撰 坎 艮 坤
图3 八卦和DNA的八个基本元素
类似的，RNA分子上也有四种碱基，它们是A、G、C、U。也分为两类，一类阴的，一类阳的。阳G、阳A、阳U、阳C、阴G、阴A、阴U、阴C称为RNA的八个基本元素。它们也分别对应于《周易》中的八卦：乾、兑、离、震、撰、坎、艮、坤。
