这是遗传学发展的时间线,从孟德尔发现遗传定律,到赫尔希-蔡斯实验证明DNA是遗传物质,历经了约90年的时间。下一步,科学家们的目光就是解开DNA结构之谜。
其实早在1869年,瑞士生物化学家弗里德里希·米歇尔就从手术绷带的脓液中分离出了DNA。但很长一段时间里,DNA都被忽视了,反而是蛋白质引起了很多关注。直到1928年的格里菲斯实验,才使得科学家将重点转向了DNA的研究。
当时,科学家们已经知道,DNA分子由四种化合物组成,腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)和胸腺嘧啶(T)。只用4个简单的字母怎么就写出了我们如此丰富的生命之书呢?
詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克认为答案可能就在于DNA的结构上,1951年秋,他们加入了让整个科学界都疯狂的“四件套”难题的解答中。
他们找到了两条线索:第一条是埃尔文·查戈夫的发现,查戈夫的研究显示,DNA中,腺嘌呤与胸腺嘧啶数量几乎完全一样,鸟嘌呤与胞嘧啶的数量也是如此;第二条线索来自罗莎琳·富兰克林,她是一名经验丰富的物理化学家和晶体学家,用X射线拍摄了DNA的晶体衍射图。而衍射图显示的重复图案,看起来有点类似螺旋状。
沃森和克里克测试了A和T之间以及G和C之间所有可能的连接点,其中有一个结构十分完美:当A和T有两个连接,C和G有三个连接时,就符合衍射图显示的螺旋造型,事实上是双螺旋。此外,他们还发现,4个单元以这种结构,可以编码出很多数据,就像摩尔斯电码,可以用点和线编写出整个字母表。而且它们特定的配对方式,还揭示了DNA复制的机制,由此生产新细胞和新生命。
十年后,沃森、克里克和富兰克林的老板——莫里斯·威尔金斯,由于DNA双螺旋结构的发现,获得了诺贝尔奖,而富兰克林却在1958年因卵巢癌逝世。
DNA双螺旋结构模型为DNA复制提供了构型上的解释,使人们对DNA作为基因的物质基础不再怀疑,并且奠定了分子遗传学的基础。
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