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DNA双螺旋论文发表60周年:一页纸改变人类

2013年04月26日

  一页纸改变人类的例子不多见,但1953年4月25日《自然》杂志上的那篇经典论文就是。

  詹姆斯?沃森与弗朗西斯?克里克,在现在看上去实在挺短的一则文章里提出了脱氧核糖核酸(DNA)分子结构的双螺旋模型。如今的我们见多了精美的DNA结构图,脑海中会一下浮现那个双铰链,但当时完全没条件,论文中唯一的简朴插图还是克里克的夫人所画。

  这篇论文等于颁布了人类基因的圭臬。现在几乎所有生物实验室的走廊里,如果需要悬挂科学家的照片来装饰一下或供人仰止,都要有沃森和克里克。

  诡辩者会说,他俩这不叫“改写”人类,即便缺少其伟大发现,你我体内的DNA也还是双螺旋,不会变成十八弯,就好像几个月前我们才知道人体细胞中也能有DNA四螺旋却一直都没啥影响。这是自然。但在1953年随后的60年里,我们也不会看到基因工程药物,不会有从人类到西红柿的各种生物基因组图谱噗噗簌簌地蹦出来,不会有基因突变研究,甚至不能对癌症的发生、畸形提供理论基础——与人类生活息息相关的许多领域随之消散。

  时间推回到当年,沃森和克里克并没有扔下什么重磅炸弹,双螺旋结构在科学舞台的登场是寂静的——尽管1953年《自然》杂志统共发表了7篇关于DNA结构和功能的论文,但只有一家英国全国报纸《新闻纪事》(News Chronicle)提到双螺旋。等到DNA涉及蛋白质合成的机制雏形初现的时候,生化领域才开始真正对这一结构感兴趣。在论文发表9年后,诺贝尔奖也认可了。

  詹姆斯?沃森与弗朗西斯?克里克

  今天的人们很难想象当初科学界对双螺旋的接纳竟如此的冷淡。DNA双螺旋结构发现,和达尔文的进化论、施旺的细胞学说一样,是生物学界最重要的标志——它在生命科学中的地位,就如同相对论在物理学中、元素周期表在化学中的地位一样。

  从历史的角度来说,在双螺旋结构发现之前,遗传学某种意义上只是一种统计学和信息学——其各种理论是对遗传现象的总结。虽然彼时人们已确证遗传信息传递的载体是DNA,但是对DNA究竟如何作为基因的物质载体,始终没有确切认识。但是DNA的双螺旋结构,不仅让人们知道了这点,也几乎在物质上解释了之前传统遗传学的全部理论。此为承前。

  再道启后。发现DNA双螺旋结构直接导致了随后的中心法则,而中心法则可说是现代生物学的骨架,整个学科在分子水平上几乎都是基于中心法则的;另一方面,该发现为之后限制性内切酶(能识别并切割特异的双链DNA序列)和PCR技术(一种生物体外的特殊DNA复制)提供了理论基础——这两个名称貌似很复杂,但绝不是那些故弄玄虚的货色,它们使人类可以自由的操纵基因,从而通过人工方法获得各种生物大分子(技术意义)进行研究和应用。

  时至今日,在分子水平上自由操纵基因,已是非常非常简单的事,几乎每个实验室都可以做的,不过是有钱的进度快点,穷的进度慢点,如此而已。

  双螺旋之后,还想说一下论文的两位作者。克里克在2004年辞世,据其同事讲他最后一刻是在修改一篇论文,“至死犹是名科学家”。而沃森仍健在,是一位——用生物学家们的话说——“还活着的科学家里,牛顿那个级别的人物”。而提到沃森不能不想到冷泉港实验室,一所世界影响最大的研究院之一,由沃森接管多年。无论美国经济怎么动荡,那里始终经费充裕。此圣地编写了许许多多生命科学教材,或也让沃森在科学家后,可以冠上教育家这一名头。而世界各地新一代的生物学家,在他二人的肩膀上,从解码和修补DNA转至了全新的战场——重写遗传密码,人工合成生命。

关键词:DNA  双螺旋