醫(yī)海回眸：沃森和克里克與DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)

昵稱535749 2013-04-25

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    對所有現(xiàn)代生物學(xué)來說，一篇論文改變?nèi)祟惖睦硬欢嘁姟Ｈ欢?0年前，即1953年4月25日《自然》雜志上發(fā)表的那篇被后人稱為“經(jīng)典”的論文便是。
    詹姆斯·沃森與弗朗西斯·克里克，在現(xiàn)在看上去實(shí)在挺短的一則文章里提出了脫氧核糖核酸（DNA）分子結(jié)構(gòu)的雙螺旋模型。如今的人們見多了精美的DNA結(jié)構(gòu)圖，腦海中會(huì)一下浮現(xiàn)那個(gè)“雙鉸鏈”，但當(dāng)時(shí)因?yàn)橥耆珱]條件，論文中唯一的簡樸插圖還是克里克的夫人所畫。
    這篇論文等于頒布了人類基因的圭臬?，F(xiàn)在幾乎所有生物實(shí)驗(yàn)室的走廊里，如果需要懸掛科學(xué)家的照片來裝飾一下或供人仰止，都要有沃森和克里克。
    詭辯者會(huì)說，他倆這不叫“改寫”人類，即便缺少其偉大發(fā)現(xiàn)，你我體內(nèi)的DNA也還是雙螺旋，不會(huì)變成十八彎，就好像幾個(gè)月前人們才知道人體細(xì)胞中也能有DNA四螺旋卻一直都沒啥影響。這是自然。但在1953年隨后的60年里，人們也不會(huì)看到基因工程藥物，不會(huì)有從人類到西紅柿的各種生物基因組圖譜噗噗簌簌地蹦出來，不會(huì)有基因突變研究，甚至不能對癌癥的發(fā)生、畸形提供理論基礎(chǔ)——與人類生活息息相關(guān)的許多領(lǐng)域隨之消散。
    時(shí)光隧道推回到當(dāng)年，沃森和克里克并沒有扔下什么重磅炸彈，雙螺旋結(jié)構(gòu)在科學(xué)舞臺的登場是寂靜的——盡管1953年《自然》雜志統(tǒng)共發(fā)表了7篇關(guān)于DNA結(jié)構(gòu)和功能的論文，但只有一家英國全國報(bào)紙《新聞紀(jì)事》（News Chronicle）提到雙螺旋。等到DNA涉及蛋白質(zhì)合成的機(jī)制雛形初現(xiàn)的時(shí)候，生化領(lǐng)域才開始真正對這一結(jié)構(gòu)感興趣。1962年，也就是在論文發(fā)表9年后，諾貝爾獎(jiǎng)也認(rèn)可了。
    今天的人們很難想象當(dāng)初科學(xué)界對雙螺旋的接納竟如此的冷淡。DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，和達(dá)爾文的進(jìn)化論、施旺的細(xì)胞學(xué)說一樣，是生物學(xué)界最重要的標(biāo)志——它在生命科學(xué)中的地位，就如同相對論在物理學(xué)中、元素周期表在化學(xué)中的地位一樣。
    從歷史的角度來說，在雙螺旋結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)之前，遺傳學(xué)某種意義上只是一種統(tǒng)計(jì)學(xué)和信息學(xué)——其各種理論是對遺傳現(xiàn)象的總結(jié)。雖然彼時(shí)人們已確證遺傳信息傳遞的載體是DNA，但是對DNA究竟如何作為基因的物質(zhì)載體，始終沒有確切認(rèn)識。但是DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)，不僅讓人們知道了這點(diǎn)，也幾乎在物質(zhì)上解釋了之前傳統(tǒng)遺傳學(xué)的全部理論，此為承前。
   再來談啟后。發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)直接導(dǎo)致了隨后的中心法則，而中心法則可說是現(xiàn)代生物學(xué)的骨架，整個(gè)學(xué)科在分子水平上幾乎都是基于中心法則的；另一方面，該發(fā)現(xiàn)為之后限制性內(nèi)切酶（能識別并切割特異的雙鏈DNA序列）和PCR技術(shù)（一種生物體外的特殊DNA復(fù)制）提供了理論基礎(chǔ)——這兩個(gè)名稱貌似很復(fù)雜，但絕不是那些故弄玄虛的貨色，它們使人類可以自由的操縱基因，從而通過人工方法獲得各種生物大分子（技術(shù)意義）進(jìn)行研究和應(yīng)用。
    時(shí)至今日，在分子水平上自由操縱基因，已是非常非常簡單的事，幾乎每個(gè)實(shí)驗(yàn)室都可以做的，不過是有錢的進(jìn)度快點(diǎn)，窮的進(jìn)度慢點(diǎn)，如此而已。
    雙螺旋之后，還想說一下論文的兩位作者?？死锟嗽?004年辭世，據(jù)其同事講他最后一刻是在修改一篇論文，“至死猶是名科學(xué)家”。而沃森仍健在，是一位——用生物學(xué)家們的話說——“還活著的科學(xué)家里，牛頓那個(gè)級別的人物”。而提到沃森不能不想到冷泉港實(shí)驗(yàn)室，一所世界影響最大的研究院之一，由沃森接管多年。無論美國經(jīng)濟(jì)怎么動(dòng)蕩，那里始終經(jīng)費(fèi)充裕。此圣地編寫了許許多多生命科學(xué)教材，或也讓沃森在科學(xué)家后，可以冠上教育家這一名頭。而世界各地新一代的生物學(xué)家，在他二人的肩膀上，從解碼和修補(bǔ)DNA轉(zhuǎn)至了全新的戰(zhàn)場——重寫遺傳密碼，人工合成生命。

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