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第一部分
DNA突变体

DNA在科学界被发现时并不出彩。

故事开始于一位近乎失聪的瑞士医生弗里德里克·米舍。19世纪中期,他在意识到自己再也听不见患者的声音后,就一头扎进了实验室。米舍对研究无比狂热,据称他曾拿家里的瓷器当试验设备,还在结婚当天将新娘丢在圣坛边干等(她最后还是嫁给了他)。米舍沉迷于脓液的化学反应,他会从附近的医院收集用过的绷带,把上面的白色物质刮进烧杯里,这些烧杯堆满了实验室的各个角落。 同时代的记录表明,他并不担心培养基的来源,只是抱怨说,尽管他做了最大努力,但还是无法获得更多、更新鲜的脓液。

在研究这些刺鼻的样本时,米舍意外地发现:除了科学家笔下提到的分子,脓液中的细胞还包含一种富含磷原子的线状物质。米舍此前对这样的东西一无所知。他不确定它在细胞里起什么作用。他立刻意识到,自己发现了新的东西,而事实也将证明他是对的。

1871年,米舍在一份科学期刊上发表了关于这种奇怪物质的论文。这篇论文冗长而枯燥,长达20页, 但是它不但没有赢得赞扬,反而很快招来了嘲笑。一些科学家认为,这种神秘分子只是米舍在试验中偶然引入的污染物。还有一些科学家怀疑这其中藏有阴谋,质疑他的科研诚信。即使那些认为试验安全可靠的人,也不相信他发现了具有遗传性的分子。当时,米舍本人认为这种分子的化学性质过于简单,不可能包含构成和运行地球上各种生物多样性的指令。

米舍发现的线状分离物质很快被命名为脱氧核糖核酸,简称DNA,但很少有人认为它与遗传有关。 因此,在接下来的80年里,DNA几乎被遗忘了。科学家把注意力集中在蛋白质上。蛋白质是一种具有多样性而且高效的分子,担负着维持细胞生命的重任。当时的研究人员认为,蛋白质这种能力惊人的分子,同时也应该是一种包含血统遗传特性的物质才合乎逻辑。科学家认为,蛋白质至关重要,其他的东西都是废物。

直到1944年,事情才有了转机,这多亏了奥斯瓦尔德·埃弗里医生。埃弗里是一位即将退休的加拿大细菌学家,他下巴尖、前额宽,看上去就像是头盖骨特意伸出来好容纳大脑似的。 他衣着俭朴,在纽约市洛克菲里研究所中一个由厨房改造的、未经装修的实验室里工作。

和米舍一样,埃弗里也做过内科医生,但后来放弃了临床医学——治疗那些因肺部疾病而窒息的患者让他感到很无力。他转向研究台,试图进一步了解一种叫肺炎球菌的细菌,这种细菌是最常见的病原菌之一。

埃弗里的一位前辈已经发现肺炎球菌具有学习新技巧的非凡能力。在科学家手中,无害的细菌菌株只要和传染病菌的残骸混合,就能变得具有传染性。这就像吉米·亨德里克斯在已故音乐家的墓前转上几圈就能学会弹吉他一样。埃弗里意识到,这也类似于父母把一些特征遗传给孩子。

埃弗里希望弄清细菌是如何从环境中获得新特征的——它们如何从无害变为具有传染性。为了找到答案,他培养了两瓶细菌,一瓶是传染性肺炎球菌,另一瓶是非传染性肺炎球菌。起初,他重复前辈的工作,杀死传染性细菌,并证明其糊状残骸里的某些东西可以使非传染性细菌变得有传染性。然后,他开始使用排除法寻找造成这种现象的分子。

为了测试蛋白质的重要性,埃弗里在试验过程中添加了一种化学物质,这种物质可以破坏传染性细菌中的蛋白质。令他惊讶的是,这对试验结果几乎没有影响。无害的细菌依然会变得具有传染性。与主流的科学观念相反,蛋白质分子并不像想象中那样对遗传至关重要。

接着,埃弗里试着破坏了传染性细菌残骸里的DNA。仿佛装配线上少了一个部件似的,试验无法继续了。无害的细菌不再变得危险。是DNA而非蛋白质使细菌从环境中获得了新技能。这一试验首次说明,DNA才是人们长期寻找的、承载遗传特征的分子。在DNA被发现近一个世纪后,科学家终于认识到它就是使孩子与父母相似的分子。

我们现在知道,人们体内几乎每一个细胞都含有一个完整的DNA——除了红细胞(成熟后无核)、精子和卵细胞(各有一半遗传信息)。但在几乎每一个细胞里,DNA都被分成了46个被称为染色体的片段,每一个片段都包含数百万个核苷酸。

如果你把人类DNA的整个序列看作一本英文书,那么染色体就是章节,核苷酸就是字母。但和英文中的26个字母不同,人类DNA只含有4种核苷酸:腺嘌呤、胸腺嘧啶、鸟嘌呤和胞嘧啶。为方便起见,分别把它们缩写为A、T、G和C。人类DNA只包含4种核苷酸,难怪米舍觉得DNA不可能是遗传分子。成分如此少的物质怎么能生成足够的编码信息,使地球上的人类、植物和动物呈现出多样性呢?

米舍不知道的是,人类每一个细胞中的DNA序列都有将近30亿个核苷酸那么长——科学家要再过一个世纪才会发现这一点。DNA在细胞中并非紧密盘绕,而是首尾相连,如果伸展开,其长度是地球与太阳之间距离的数倍。人类的基因彼此不同,并不是因为我们的DNA具有许多不同的核苷酸,而是因为这些核苷酸首尾相连形成了一个非常庞大的密码,每个人的DNA序列都不同。

大多数情况下,DNA突变不会产生有害影响。在DNA密码的同一个位置,你可能拥有一个A核苷酸,而你的邻居可能拥有一个T核苷酸,你们都不会因为这种差异而受到任何负面影响。因此,我们的DNA具有极大的弹性空间。我们可以承受数量惊人的突变而不受任何伤害。

但有时,对DNA中特别重要的部分而言,即使单个核苷酸发生突变也可能是致命的。对于那些在不知不觉中将这些危险突变遗传给下一代的家庭来说,DNA将通过庞大的亲属网络不断叠加,造成的危害可能会延续几个世纪。DNA给我们带来了巨大的力量,但也可能成为毁灭之源。

有害DNA突变能够任意破坏身体,但受影响最大的莫过于大脑。其他器官里的DNA突变可能会导致我们疼痛、外形损伤,甚至死亡,但不会颠覆我们作为个体的人格。而大脑中的DNA突变会剥夺我们的同理心、记忆、语言以及个性的其他关键部分。这些突变会创造出一个与我们亲友所认识的截然不同的人。

现在,我们对遗传学的了解已经非常广泛了,有时甚至在症状出现之前就能判断出哪些人会患上大脑疾病。我们可以用过去不可能实现的方式预测未来。某些情况下,科学家甚至可以利用这些知识及早干预,让人们摆脱DNA的基因诅咒。曾经无法治疗的患者现在可以被治愈了。

所以,让我们跟随自出生起就定义我们的分子,跟随正在学习保护我们的大脑,使其不受DNA影响的科学家,开始我们的认知之旅吧。 1q4rmDbTmwb6yQDsWVOBkopIOnFmOPlvR7XtZIDOwMyND0hxOZB/S0muIOILVW6J

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