DNA双螺旋结构发表60周年:一页纸改变人类
很少有一页改变人类的例子,但是1953年4月25日《自然》杂志上的经典论文却是如此。
詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克在一篇看起来很短的文章中提出了脱氧核糖核酸分子结构的双螺旋模型。现在我们已经看到了许多精美的DNA结构图,双铰链会出现在脑海中,但在那个时候是完全无条件的。报纸上唯一简单的插图是克里克的妻子画的。
这篇论文相当于公布了人类基因的标准。目前,沃森和克里克被要求将科学家的照片挂在几乎所有生物实验室的走廊上作为装饰或供人欣赏。
智者会说他们不是在“改写”人类。即使没有伟大的发现,你我体内的DNA仍然是双螺旋,不会变成十八个弯曲。就好像我们几个月前才知道人类细胞中可以有DNA四链体,但它从来没有任何效果。这很自然。然而,在接下来的60年1953年,我们将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冒出来,不会有基因突变研究,甚至不会为癌症的发生和畸形提供理论基础——许多与人类生活密切相关的领域将会消失。
那时,沃森和克里克没有投下任何重型炸弹。双螺旋结构在科学舞台上的出现是无声的——尽管《自然》在1953年共发表了七篇关于DNA结构和功能的论文,但只有一份英国全国性报纸《新闻纪事报》提到了双螺旋。只有当参与蛋白质合成的胚胎形式的DNA首次被发现时,生物化学领域才开始真正对这种结构感兴趣。论文发表九年后,诺贝尔奖也获得了认可。
今天的人们很难想象双螺旋的接受在开始时有多冷。DNA双螺旋结构的发现,像达尔文的进化论和王石的细胞理论一样,是生物领域中最重要的标志——它在生命科学中的地位与物理学中的相对论和化学中的元素周期表相同。
从历史的角度来看,在双螺旋结构被发现之前,遗传学在某种意义上只是一种统计学和信息学——它的各种理论是遗传现象的总结。尽管当时已经证实了遗传信息传递的载体是DNA,但对于DNA实际上是如何作为基因的物质载体还没有明确的认识。然而,DNA的双螺旋结构不仅使人们知道这一点,而且从本质上解释了几乎所有传统遗传学的理论。这是前进的道路。
稍后我会告诉你。人们发现,DNA的双螺旋结构直接导致了下面的中心法则,这可以说是现代生物学的骨架。整个学科几乎是基于分子水平的中心法则。另一方面,这一发现为后来的限制性内切酶(可以识别和切割特定的双链DNA序列)和聚合酶链反应技术(一种生物体体外的特殊DNA复制)提供了理论基础——这两个名字看起来很复杂,但它们一点也不神秘。它们使人类能够*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。
到目前为止,在分子水平上*操纵基因非常非常简单。几乎每个实验室都能做到这一点,但富裕的进展更快,贫穷的进展更慢,如此而已。
在双螺旋之后,我还想谈谈这篇论文的两位作者。克里克于2004年去世。据他的同事说,他在最后一刻修改了一篇论文,“死亡仍然是一个科学家。”另一方面,沃森仍然活着,用生物学家的话来说,“一个牛顿级别的科学家仍然活着”。然而,沃森不禁想到,冷泉港实验室,世界上最有影响力的研究机构之一,已经被沃森接管多年。不管美国经济有多不稳定,那里总是有很多钱。这个圣地汇集了许多生命科学教材,或者沃森可以在成为科学家后成为一名教育家。来自世界各地的新一代生物学家肩负重任,从解码和修复DNA转向一个全新的战场——重写遗传密码和人工合成生命。
以上是所有现代生物学。
就在我正要签字的时候,我的企鹅通讯工具上的一个小生物化学家的头亮了,我抓住他,问道:像你这样的专业人士对沃森和克里克有什么看法?他说他们都是神吗?