2.10

作为全世界庆祝发现DNA双螺旋结构50周年庆典的序曲,《自然》杂志出版了一期综述集,这些文章概括了这一有着启示性意义的分子结构的历史的、科学的、文化的影响。

 

没有其他的分子像DNA这样使人着迷,使科学家们废寝忘食,它赋予艺术家们灵感并且深刻地改变了这个社会。在某种程度上,它就是当今社会的标志。在1953年4月25日,詹姆斯 · 沃森和弗朗西斯 · 克里克在当天的《自然》杂志上描述了DNA的两条互补的脱氧核糖核酸链螺旋形紧密结合在一起的结构。他们的这一发现为理解遗传物质的损伤、修复、复制以及物种的进化和多样性提供了坚实的基础。

为了使读者全面了解DNA双螺旋结构的研究历程,2003年1月23日的《自然》杂志很好地反映了发现DNA双螺旋结构后随之而来的广泛的影响。来自各学科的专家们讨论了这一发现对生物学和文化的影响和它在从医学到纳米技术广泛领域中的运用。

改变科学

由于双螺旋结构无法估量的重要性,很难设想我们的世界不因它的发现而产生巨大的变化。然而,正如罗伯特 · 奥尔拜(Robert Olby)所写的一样,刚开始,DNA双螺旋结构模型并没有被广泛的接受。而一些更早就指出DNA是遗传物质的科学家如迈克林恩 · 麦卡蒂(Maclyn McCarty)、奥斯瓦德 · 艾弗里(Oswald Avery)、科林 · 麦克劳德(Colin MacLeod)和罗伯特 · 奥尔拜的观点相同。

在科学上,一生的辛勤劳动会浓缩在一些辉煌的时刻,最大的分歧有时就在于如何分享荣誉,双螺旋的发现也不例外。罗莎琳德 · 富兰克林的DNA晶体X线衍射图首先指出了DNA分子可能的双螺旋结构,但由于她的早逝,她更多地被描述成一位女权主义者。但正如她的传记作者所写到的,罗莎琳德 · 富兰克林应该被作为一位有贡献的、严谨的、认为日常生活和科学研究没有界限的科学家而被人们铭记。

我们的大多数读者都是和双螺旋一起长大的,但当我们意识到有关DNA的研究发展是如此之迅速我们还是会感到十分惊奇。布鲁斯 · 艾伯特(Bruce Alberts)回顾了由互补的碱基对紧密结合而形成的DNA双螺旋是如何揭示遗传物质中最关键的单元复制的机制;埃罗尔 · 弗里贝利(Errol Friedberg)描述了DNA分子对损伤的易感性和细胞修复损伤的多种途径;加里 · 菲尔森费尔德(Gary Felsenfeld)和马克 · 格鲁丁(Mark Groudine)描述了超长的DNA分子在极小的细胞中是如何折叠的,而与蛋白质紧密结合的DNA中的遗传信息又是如何编码的;菲利普 · 鲍尔(Philip Ball)认为研究DNA存在的生理环境也是很有益的。

在综述集中,勒鲁瓦 · 胡德(Leroy Hood)和大卫 · 加拉斯(David Galas)写到,基于DNA研究而发展出来的工具触发了生物技术革命。它使我们可以克隆单个基因、对整个基因组进行测序,运用计算机来研究分子的本质和相互作用从而形成了生物信息学;卡洛斯 · 布斯塔曼特(Carlos Bustamante)和他的同事们认为,我们现在仍然可以从DNA分子独特的结构和物理特性研究中得到新的发现;而纳德连 · 塞曼(Nadrian Seeman)认为,DNA甚至可以作为纳米工程的材料。

影响社会

双螺旋不仅影响着科学和技术,同时还深刻地影响着历史、医疗状况和艺术。斯万特 · 佩伯(Svante Pääbo)写道,我们可以从DNA序列中找到进化的痕迹。阿拉温达 · 查克拉瓦蒂(Aravinda Chakravarti)和彼得 · 利特尔(Peter Little)不仅回顾了“自然对自然”的讨论,还谈到了人类疾病的遗传因素和环境因素之间相互作用的发展的观点。约翰 · 贝尔(John Bell)认为,生命科学将改变临床医学,这意味着人类疾病将被重新分类并引起临床医疗模式的变化。古斯塔夫 · 诺萨尔(Gustav Nossal)在综述集中探讨了关于DNA的生物过程如重组是怎样改变免疫学的。

作为这个时代的标志以及它对自然的深远的影响,DNA分子已经渗透进了我们这个时代的方方面面,正如马丁 · 坎普描述的那样:它就是这个科学时代的蒙娜丽莎。鉴于DNA已经引起的广泛影响和它即将产生的革命,我们应该把最后一句话留给托马斯 · 哈代在1917年写的诗《遗传》——已预示了我们在这里庆祝的分子的本质和魔力:

遗 传

我是人类共同的脸

在这无尽的世界里

时间流逝

斗转星移

肉体腐烂,我却永在

保留人的性状和痕迹

我的轮廓、声音、眼睛

都留下了岁月的痕迹

沧海桑田,万物变迁

我还是我

人类永恒的东西

永远也不会消亡

[Nature,2003年1月23日]