香港天赋基因检测:英国生物学家沃森与克里克与DNA研究的不解之缘

发布时间:2019 / 04 / 22 浏览次数:490
英国生物学家沃森
1951年~1953年在英国期间,詹姆斯·杜威·沃森和英国生物学家F.H.C.克里克合作,提出了DNA的双螺旋结构学说。这个学说不但阐明了DNA的基本结构,并且为一个DNA分子如何复制成两个结构相同DNA分子以及DNA怎样传递生物体的遗传信息提供了合理的说明。它被认为是生物科学中具有革命性的发现,是20世纪最重要的科学成就之一。
沃森(1928一)在中学时代是一个极其聪明的孩子,15岁时便进入芝加哥大学学习。当时,由于一个允许较早人学的实验性教育计划,使沃森有机会从各个方面完整地攻读生物科学课程。沃森在大学期间,沃森在遗传学方面虽然很少有正规的训练,但自从阅读了薛定谔的《生命是什么?--活细胞的物理面貌》这本进化论的理论基础书籍,促使他去“发现基因的秘密”。他善于集思广益,博取众长,善于用他人的思想来充实自己。只要有便利的条件,不必强迫自己学习整个新领域,也能得到所需要的知识。沃森22岁取得博士学位,在英国剑桥大学卡文迪什实验室学习,在此期间沃森认识了克里克。
克里克(1916-2004)上中学时对科学充满热情,1937年毕业于伦敦大学。1946年,他阅读了埃尔温·薛定谔《生命是什么?-活细胞的物理面貌》一书,决心把物理学知识用于生物学的研究,从此对生物学产生了兴趣。1947年他重新开始了研究生的学习,1949年他同佩鲁兹一起使用X射线技术研究蛋白质分子结构,于是在此与沃森相遇了。他们认为解决DNA分子结构是打开遗传之谜的关键。只有借助于精确的X射线衍射资料,才能更快地弄清DNA的结构。为了搞到DNAX射线衍射资料,克里克请威尔金斯到剑桥来度周末。在交谈中威尔金斯接受了DNA结构是螺旋型的观点,还谈到他的合作者富兰克林(1920--1958,女)以及实验室的科学家们,也在苦苦思索着DNA结构模型的问题。从1951年11月至1953年4月的18个月中,沃森、克里克同威尔金斯、富兰克林之间有过几次重要的学术交往。
1951年11月,沃森听了富兰克林关于DNA结构的较详细的报告后,深受启发,具有一定晶体结构分析知识的沃森和克里克认识到,要想很快建立 DNA结构模型,只能利用别人的分析数据。他们很快就提出了一个三股螺旋的DNA结构的设想。1951年底,他们请威尔金斯和富兰克林来讨论这个模型时,富兰克林指出他们把DNA的含水量少算了一半,于是第一次设立的模型宣告失败。
有一天,沃森又到国王学院威尔金斯实验室,立刻兴奋起来、心跳也加快了,因为这种图像比以前得到的“A型”简单得多,只要稍稍看一下“B型”的X射线衍射照片,再经简单计算,就能确定DNA分子内多核苷酸链的数目了。
英国生物学家克里克
克里克请数学家帮助计算,结果表明嘌呤有吸引嘧啶的趋势。他们根据这一结果和从查伽夫处得到的核酸的两个嘌呤和两个嘧啶两两相等的结果,形成了碱基配对的概念。
他们苦苦地思索4种碱基的排列顺序,一次又一次地在纸上画碱基结构式,摆弄模型,一次次地提出假设,又一次次地推翻自己的假设。
有一次,沃森又在按着自己的设想摆弄模型,他把碱基移来移去寻找各种配对的可能性。突然,他发现由两个氢键连接的腺嘌呤一胸腺嘧啶对竟然和由3个氢键连接的鸟嘌呤一胞嘧啶对有着相同的形状,于是精神为之大振。因为嘌呤的数目为什么和嘧啶数目完全相同这个谜就要被解开了。查伽夫规律也就一下子成了 DNA双螺旋结构的必然结果。因此,一条链如何作为模板合成另一条互补碱基顺序的链也就不难想象了。那么,两条链的骨架一定是方向相反的。
经过沃森和克里克紧张连续的工作,很快就完成了DNA金属模型的组装。从这模型中看到,DNA由两条核苷酸链组成,它们沿着中心轴以相反方向相互缠绕在一起,很像一座螺旋形的楼梯,两侧扶手是两条多核苷酸链的糖一磷基因交替结合的骨架,而踏板就是碱基对。由于缺乏准确的X射线资料,他们还不敢断定模型是完全正确的。
下一步的科学方法就是把根据这个模型预测出的衍射图与X射线的实验数据作一番认真的比较。他们又一次打电话请来了威尔金斯。不到两天工夫,威尔金斯和富兰克林就用X射线数据分析证实了双螺旋结构模型是正确的,并写了两篇实验报告同时发表在英国《自然》杂志上。1962年,沃森、克里克和威尔金斯获得了诺贝尔医学和生理学奖。
1967年,遗传密码全部被破解,基因从而在DNA分子水平上得到新的概念。它表明:基因实际上就是DNA大分子中的一个片段,是控制生物性状的遗传物质的功能单位和结构单位。在这个单位片段上的许多核苷酸不是任意排列的,而是以有含意的密码顺序排列的。一定结构的DNA,可以控制合成相应结构的蛋白质。蛋白质是组成生物体的重要成分,生物体的性状主要是通过蛋白质来体现的。因此,基因对性状的控制是通过DNA控制蛋白质的合成来实现的。在此基础上相继产生了基因工程、酶工程、发酵工程、蛋白质工程等技术。
1972年,美国科学家保罗.伯格首次成功地重组了世界上第一批DNA分子,标志着DNA重组技术――基因工程作为现代生物工程的基础,成为现代生物技术和生命科学的基础与核心。
到了20世纪70年代中后期,由于出现了工程菌以及实现DNA重组和后处理都有工程化的性质,基因工程或遗传工程作为DNA重组技术的代名词被广泛使用。

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