穆吉克在《基因传》的序言里 , 将基因与原子和字节列为人类历史上三项极具颠覆性的科学概念:“尽管这些概念在19世纪时就为人们所预见 , 但是直到20世纪它们才发出耀眼的光芒 。 ”他指出 , 基因既是遗传物质的基本单位 , 也是一切生物信息的基础 , “人们只有在充分理解基因概念的基础上 , 才可能领悟有机体与细胞的生物学特性或演化规律 , 并且对人类病理、行为、性格、疾病、种族、身份或命运做出判别” 。
“动物告诉我们的”
在地球演化的46亿年里 , 生命存在的时间是34亿年 。 基因也已经延续了几十亿年 。 当孟德尔等人在100多年前终于确认了基因的存在后 , 更多的问题接踵而至:基因由什么物质组成?它们如何发挥作用?
现代人对携带着遗传信息的DNA概念早已耳熟能详 , 但对它的发现和破解 , 就像人类对基因的寻找一样 , 实际上经历了极为漫长而复杂的过程 。
1868年 , 在德国蒂宾根大学工作的瑞士科学家米切尔用显微镜研究手术绷带中的脓液时 , 在细胞核中发现了一种他不认识的物质 , 并将之称为核素 。 与孟德尔的研究一样 , 这一后来被称为脱氧核糖核酸的物质在此后半个世纪内都被忽视 , 人们认为其在遗传中扮演的角色微不足道 。
直到摩尔根和他的果蝇出现 。 从1908年起这位美国生物学家对果蝇进行了“严刑拷打”:使用X光、激光照射 , 用不同的温度培养 , 加糖、加盐、加酸、加碱 , 甚至剥夺其睡眠 。 这同时也是充满气味的试验 。 《基因传》这样描述:摩尔根“花了一年时间在装满腐烂水果的牛奶瓶里饲养了上千只蛆虫 。 实验室里挂满了成捆熟透的香蕉 , 而水果发酵的气味着实令人无法忍受 , 每当摩尔根移动位置 , 就会有成群的果蝇从桌子下面钻出来 , 它们就像厚重的黑色头纱一样扑面而来 。 ”
两年后 , 红眼果蝇群中出现了一只异常的白眼雄性果蝇 。 接下来复杂而有突飞猛进成果的实验催生了被称为遗传学三大定律之一的“连锁与互换定律” , 并确定了基因不是一个“纯理论单位” , 而是居住在染色体中的有形物质 , 而且它们的关系就像排列在细绳上的串珠 。
此后 , 生物学家、物理学家、遗传学家们继续沿着摩尔根的道路前进 。 1943年 , 量子理论学家薛定谔在都柏林的一次演讲中 , 大胆地尝试用基础理论来描述基因的分子属性 。 他设想出一种具有多种化学键的化学物质 , 能够沿着“染色体丝”的长度伸展 。 这些化学键的序列组成了密码本 , 能够携带大量信息 , 又可以在细胞内保持结构紧凑 , 尽管组成顺序简单 , 但代表种类繁多 。 从这时起 , 为后世所知的双螺旋结构已经在向人类招手 。
但等到那篇著名论文《核酸分子结构:脱氧核糖核酸结构》在《自然》杂志上发表 , 又经过了10年 。 在此期间 , 4位年轻的科学家沃森和克里克、威尔金斯和富兰克林分别在两个实验室里如打擂台般互相提出各种模型的解析 , 这一精彩过程被记录于1968年沃森所写的《双螺旋》一书中 。 沃森和克里克在《核酸分子结构:脱氧核糖核酸结构》中指出 , 双螺旋结构显示出DNA分子在细胞分裂时能够自我复制 , 而戈斯林与富兰克林在同一期《自然》杂志上的论文 , 为双螺旋结构提供了有力的晶体学证据 。
1962年 , 沃森、克里克与威尔金斯凭借其发现荣获了诺贝尔奖 。 遗憾的是 , 富兰克林因罹患卵巢癌已于1958年英年早逝 。
“基因告诉我们的”
富兰克林患病 , 与实验时接触大量X光射线有关 , 也与家族遗传有关 , 因为其家族成员患这种癌症的比例也很高 。 如果她活在今天 , 也许就能通过尽早的基因筛查 , 预知自己得病的几率 , 从而尽早预防和治疗 。 出生缺陷、肿瘤、传染感染、心脑血管这4类影响健康的主要疾病 , 其相应基因层面的问题是致病基因、变异基因、外来基因和易感基因 。 大千世界的生老病死 , 都受控于生命的遗传密码——基因组 。 从富兰克林的研究至今 , 人类对基因、基因组的研究和相关技术的运用 , 已经获得了飞速的发展 。
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