我从哪里来

我从哪里来

19世纪，奥地利科学家孟德尔发现了遗传规律，首先提出“遗传因子”的概念，并阐明其遗传规律。

1909年，丹麦生物学家约翰逊创造了“基因”一词，来代替孟德尔提出的“遗传因子”。

基因是生物性状的决定者、生物遗传变异的结构和功能的基本单位。

1915～1928年，美国遗传学家摩尔根花了14年的时间用果蝇实验证实了“遗传因子”确实存在，并且创立了遗传染色体理论，进一步揭示了染色体载体上基因是呈线性顺序排列的。基因突变会导致生物遗传特性发生变化。摩尔根在1928年出版了《基因论》，对遗传学基本概念进行了具体而明确的描述，在胚胎学和进化论之间架设了遗传学桥梁，并将生物学研究从细胞水平向“分子”水平过渡。摩尔根开创的现代实验遗传学，为人类了解自身的起源、构造、发展和优化作出了巨大的贡献。摩尔根的成就，完全可以与达尔文、孟德尔相媲美。由于他在染色体遗传理论上的贡献，1933年获诺贝尔生理学或医学奖。不过，摩尔根并没有参加颁奖典礼，借口工作忙，无法抽身。实际上是他不喜欢这样刻板正经的场合。

1945年，加拿大生物学家艾弗里和别人合作，首先用实验证明基因的化学本质是DNA（脱氧核糖核酸），而不是蛋白质或RNA（核糖核酸），确定了“DNA分子”是遗传信息的载体。

1952年，美国微生物学家赫尔希与他的学生用噬菌体实验进一步证实了艾弗里的DNA是遗传物质的结论。

1952年，美国华裔科学家徐道觉发现人体的染色体总数为23对，46条，除1对性染色体外，其余22对为常染色体。

克里克、沃森与DNA双螺旋结构模型

1953年，英国生物物理学家克里克和美国生物化学家沃森提出，包含于染色体之中的DNA是一个双螺旋结构，而且具有遗传信息传递的指令作用，从此开始了基因医学的时代，成为20世纪最伟大的科学发现之一。

克里克出生于英格兰北安普敦，1937年获得物理学学士学位，在二战期间加入海军研究鱼雷。1946年到剑桥大学进修时，阅读奥地利科学家薛定谔的名著《生命是什么》后受到鼓舞，决定转向研究生命科学，目标定位在基因的分子结构上。

沃森出生于美国芝加哥，15岁进入芝加哥大学动物系，19岁成为印第安纳大学博士研究生，1950年获哲学博士学位。1951年沃森听了威尔金斯和弗兰克林关于用X射线晶体衍射技术研究DNA纤维的学术报告后，对DNA结构产生了浓厚的兴趣。1952年，他进入剑桥大学卡文迪什实验室医学研究组，与克里克合作，决定一起攻克DNA分子结构的难题。

学物理出身的克里克理论基础扎实，熟悉晶体结构的测定方法；而沃森则在生物学领域受过系统教育，具有扎实的遗传学研究基础。虽然，2人的合作也曾遇到困难，但进展飞速，快于许多单纯的生物学研究小组，率先提出了DNA的双螺旋结构学说。从1951年找到正确的研究途径，到1953年发表《脱氧核糖核酸的结构》一文，2人只用了不到2年的时间。1962年，沃森和克里克获得诺贝尔生理学或医学奖。当时沃森只有34岁。

DNA双螺旋结构模式图

1967年，沃森前往冷泉港实验室，经过20年的不懈努力，该实验室已成了“DNA域”，是世界上最富活力的分子生物学研究中心。克里克则又相继提出一系列遗传学和分子生物学方面的学说。

1962年与沃森、克里克同时获诺贝尔奖的还有英国物理学家威尔金斯。威尔金斯在牛津大学皇家学院从事DNA的X射线分析研究。1952年，威尔金斯与沃森和克里克结识，并在英国生物学家弗兰克林反对的情况下，把弗兰克林所拍摄的DNA的X射线衍射照片给他们看，并与他们一起研究，终于对脱氧核糖核酸的分子结构作出了确切的描述。

在集中了美国病毒学家赫尔希（1969年诺贝尔生理学或医学奖获得者）的化学信息、克里克和沃森的设想，弗兰克林的DNA的X射线衍射照片以及威尔金斯对其的分析数据后，威尔金斯、沃森和克里克最终共同提出DNA分子呈双螺旋结构，使生命科学向前迈进了一大步。

1958年，美国的梅塞尔森和斯塔尔，先把亲代和子代的双链DNA分子用不同分子量的放射性核素作标记，然后通过氯化铯密度梯度超速离心技术把它们分离出来，再进一步测定其中不同DNA链含量。实验结果与沃森、克里克的半保留复制机制所预想的理论推断完全一致，从而证明了DNA分子复制的确是半保留式的。这是支持DNA双螺旋结构模型的最有说服力的证据。

1956年，德国科学家吉尔和施拉姆，在研究烟草花叶病毒时，首先发现RNA也能传递遗传信息，并诱导合成新的病毒颗粒。

1960年，印度裔美国科学家科拉纳，利用有机合成领域的聚合剂合成了聚核苷酸，这是确定脱氧核糖核酸模型中碱基序列的关键物质。科拉纳应用DNA聚合酶和RNA聚合酶合成了长链多核苷酸，还合成了信使RNA。通过实验，科拉纳破解了20种氨基酸全部的三联体密码，并列出密码表。1968年，科拉纳获得诺贝尔生理学或医学奖。同时获奖的还有解读遗传密码及其在蛋白质合成功能研究方面做出贡献的美国科学家霍利、美国生化学家尼伦伯格。

1966年，英国生物化学家桑格（因测定胰岛素51个氨基酸序列，获1958年诺贝尔化学奖），利用酶的生物活性及生物学的处理法，发明了测定RNA碱基序列的“酶切图谱法”和测定DNA碱基序列的“直读法”，成功确定了核糖核酸中每种碱基的排列顺序和脱氧核糖核酸中核苷酸的排列顺序，于1980年再次获得诺贝尔化学奖。

同时获得1980年诺贝尔化学奖的还有美国科学家吉尔伯特、美国生化学家伯格。他们因分别发明化学法测定DNA碱基顺序，以及控制基因重组分子而获奖。桑格、吉尔伯特、伯格3人，共同为推进生命科学的发展做出巨大贡献，开创了遗传工程的新纪元。

20世纪70年代前，人们一直认为，遗传物质是双链DNA，所排列的基因也是连续的。英国生化学家罗伯茨和美国医学家夏普的研究彻底改变了这一观念。他们通过对一种普通感冒病毒的研究发现，基因并非像铁板一样紧密相连，它可以以不连续状态出现在彻底分离的几个DNA片段中，它可分裂并重新拼接；基因的重新拼接也是对自身的更新，基因拼接失误（即基因突变）的发现彻底改变了人们以往的概念，对生物基础研究、癌症研究具有重要意义。目前发现大约5000多种遗传病与这种拼接失误有关，如腿部畸形、癌症等。基因可以分裂已成为现代生物学研究的基础，基因治疗方法也以此为基础而产生。医生如能及时认识到这些不正常的基因，在遗传病和一些其他顽疾治疗过程中，就能从基因水平寻找突破口，治愈的成功率将大大提高。

百年来，生命科学和生物技术迅速发展，人类基因组图谱和水稻基因组图谱先后绘制成功。2003年4月14日，DNA分子双螺旋结构发现者之一沃森，在人类基因组序列图绘制成功的发布会上，回顾了基因研究的百年历史。生命科学家们通过对包括人自身在内的生物体的不断研究，描绘了人类未来生活的美好前景，同时也带来一些涉及伦理道德的争论，如何更好地利用生命科学来造福人类，造福自然，已成为21世纪最重要的课题之一。