基因故事动画⑤：DNA的结构之谜

来源：光明网2020-07-22 10:17

　　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。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。