解读生命的"天书"

 

美国生物化学家、1993年诺贝尔化学奖得主穆利斯

"他是个很活跃的孩子，常把各种东西混到一起。3岁那年，他把鸡蛋打碎搅成油漆，然后将房子刷成了黄色。我经常发现他几瓶子几瓶子地收集昆虫和蛆。我想他简直疯了。他对一切都入迷。今天我才知道这是因为他的思维太活跃了。"这是PCR的发明者、美国生物化学家K·穆利斯（1944－ ）的母亲在得知儿子获诺贝尔奖之后说的话。正如他母亲所说的，穆利斯是一个从小就拥有异常活跃的思维、独立不羁的个性和离经叛道精神的人。 PCR是聚合酶链反应(polymerase chain reaction)的简称，是一种在短时间内使DNA大量扩增的技术，它源于穆利斯1983年回乡下度假途中的一个突发奇想：如果找到一种办法操纵分子复制技术这个环节的话，那么目标DNA不就可以以指数形式扩增了吗？ 穆利斯的这一突发奇想对于分子生物学家们来说不啻一个福音，使他们的实验操作程序大为简化，将大量的人力、精力和时间从繁琐的重复性劳动中解放了出来，大大方便了他们对生命的研究。PCR法被称为是"DNA分子的拷贝机"。

PCR的原理：用高温(约94°C)处理拟扩增的目标DNA使其解链；在已分开的两股链间插入核苷酸引物分子；将温度降低到37°C并保持1分钟左右，这时一部分引物分子就会按事先设计的原理和目标DNA的每条链通过氢键作用配对定位。再将温度升高到72°C，在高温DNA聚合酶的催化作用下，以目标DNA为模板，进行DNA链的延伸反应。完成一次PCR循环只需3分钟左右，但可使目标DNA分子扩增1倍，形成两个新的目标DNA。使用一台PCR仪可以在几个小时内就完成多轮复制，生成几十亿个DNA片段。

中华龙鸟化石		雄心勃勃的文特尔
	有人设想应用PCR法，可以将化石和琥珀中残留的古代生物的微量DNA进行扩增，从而复制出古代生物。美国科幻电影《侏罗纪公园》就描绘了这样一种可能性。

霰弹法测序	如今，PCR技术应用的广泛性犹如其本身的原理一般呈指数级增长，早已不再局限于分子生物学领域，它对基础医学、临床医学、人类基因组测序及法医学等领域的贡献都是极其巨大的。 在"人类基因组计划"中发挥重要作用的另一项测序技术是"霰弹法"（也叫"全基因组鸟枪法"或"打机关枪法"）。该技术是先将DNA从细胞核中分离出来，然后利用超声波将每条染色体分为极小的片段，一共6000万片，再把每一片插入一台机器人控制的机器，由它进行高速解码，破译的结果传送给超级计算机，由超级计算机把每一片段重新组装成人体的23对染色体。换句话说，霰弹法就象拼图游戏，先将拼图打乱，最后再重新组装起来。
这项技术是由美国科学家兼企业家C·文特尔（1946－）在1991年开发的。文特尔1998年组建了塞莱拉公司，亲任公司总裁和首席技术官。文特尔宣称他的新公司将在3年内完成由政府拨巨资资助的"人类基因组计划"试图在15年完成的研究工作！此后，以"人类基因组计划"领导人F·科林斯为首的庞大的官方机构与文特尔领导的私营机构塞莱拉之间展开了科学竞赛，后来由美国总统克林顿出面调解，才使得公私两家合起手来，于2000年6月26日联合宣布成功绘制出人类基因组草图。值得一提的是，塞莱拉公司完成这一工作仅用了两年时间！