| 編者按:今年4月25日，是美國科學(xué)家J·沃森和英國科學(xué)家F·克里克合作提出DNA雙螺旋結構模型并正式發(fā)表50周年。正是這一重大發(fā)現，揭開(kāi)了生命科學(xué)的新篇章。為普及生物學(xué)知識，推動(dòng)現代生物技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展，本報從今天起發(fā)表系列文章，以紀念這個(gè)科學(xué)史上具有深遠意義的事件。 1953年4月25日出版的英國《自然》雜志刊登了三篇有關(guān)DNA分子結構的論文。第一篇是沃森和克里克的《核酸的分子結構———脫氧核糖核酸的結構》，在這不到兩頁(yè)的短文中，提出了DNA分子的雙螺旋結構模型。另外兩篇則是威爾金斯、斯托克斯和威爾遜合寫(xiě)的《脫氧戊糖核酸的分子結構》以及弗蘭克林和她的學(xué)生戈斯林署名的《胸腺核酸鈉的分子構象》，各自發(fā)表了DNA螺旋結構的X光衍射照片及數據分析。九年后，沃森和克里克以及威爾金斯因對發(fā)現DNA雙螺旋結構做出的卓越貢獻而獲得諾貝爾獎。 DNA分子結構的發(fā)現，在當年并未引起很大的轟動(dòng)，用科學(xué)史家?jiàn)W爾貝的話(huà)來(lái)說(shuō)是“雙螺旋悄然登場(chǎng)亮相”。英國只有一家全國性的報紙《新聞紀事》在1953年5月15日頭版報道了這一消息，用了一個(gè)非常醒目和富有想像力的標題：“你為什么是你———逼近生命的奧秘”，引述了凱文迪許實(shí)驗室主任布拉格的評價(jià)，指出“這是發(fā)現了使眼睛顏色、鼻子形狀乃至智力等遺傳特性世代相傳的一種化學(xué)物質(zhì)的結構”，“這是開(kāi)辟了研究生命奧秘的一個(gè)全新領(lǐng)域”，并且預言“要發(fā)現這些‘化學(xué)撲克’如何洗牌和配對，夠科學(xué)家再忙乎五十年”。 預言得到應驗。沃森和克里克以DNA雙螺旋模型中四種堿基配對(腺嘌呤同胸腺嘧啶配對，鳥(niǎo)嘌呤同胞嘧啶配對)的原則，揭示了“遺傳物質(zhì)復制的可能機制”，回答了DNA如何在遺傳信息的復制和傳遞過(guò)程中起作用。在解決這個(gè)有關(guān)生命本質(zhì)的最基本問(wèn)題之一以后，關(guān)于DNA的結構和功能的研究如同春雨潤土，滲入并滋養著(zhù)包括遺傳學(xué)在內的生命科學(xué)領(lǐng)域中各個(gè)學(xué)科，使研究思路、方法和技術(shù)發(fā)生了根本性的變革。人們開(kāi)始從DNA水平上來(lái)考察絢麗多彩的生命現象的由來(lái)，從中尋找出作為復雜多樣性基礎的簡(jiǎn)明的同一性，從而開(kāi)創(chuàng )了分子生物學(xué)的新時(shí)代。 DNA是遺傳物質(zhì)，DNA構成的遺傳密碼決定著(zhù)蛋白質(zhì)分子的合成，地球上所有的生物，從簡(jiǎn)單的病毒到包括人類(lèi)在內的哺乳動(dòng)物用的都是同一個(gè)密碼本。這為生物起源于一個(gè)共同祖先的進(jìn)化學(xué)說(shuō)提供了又一有力佐證。DNA構成了基因，DNA序列改變就造成基因突變，最后改變了生物的某些性狀。在自然選擇壓力下，有些變異保留下來(lái)，有些則被淘汰，生物由此開(kāi)始趨異分化，最終導致新種的形成。DNA記錄了基因和生物嬗變演替的軌跡，由此可追溯生命的起源和物種間的親疏關(guān)系，打開(kāi)了探究生命本質(zhì)的大門(mén)。 DNA承載的遺傳信息最終要轉化為性狀。在人類(lèi)，幾千種遺傳性疾病、癌癥、心血管病等無(wú)不同DNA有關(guān)。DNA的研究，使醫學(xué)首先對病因的認識發(fā)生根本性的轉變；基因的克隆，分析和轉移表達則為藥物設計以及基因診斷和治療提供了有用的工具。同樣地，動(dòng)植物的分子育種、體細胞工程和生物工程的崛起，無(wú)一不是DNA結構和功能研究結出的碩果。 DNA還滲入了社會(huì )人文科學(xué)領(lǐng)域和人們的日常生活?！癉NA指紋”是親子鑒定和識別罪犯的有力證據；DNA包含的個(gè)人遺傳信息的隱私權，同商業(yè)、法律、婚姻等息息相關(guān)。生殖細胞的基因治療、由哺乳動(dòng)物體細胞克隆聯(lián)想到人的克隆、胚胎干細胞的研究與應用等，更是引發(fā)了倫理學(xué)的爭議。 年年都有重大的科學(xué)發(fā)現，可是很少有像DNA分子那樣不僅在過(guò)去五十年間始終成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，而且在今后仍將是如此。這是因為DNA催生的基因組研究，將著(zhù)力解決困惑當今科學(xué)家的一個(gè)難題：DNA所包含的遺傳信息是如何轉化為生物體的表型？這里涉及在DNA層面上與環(huán)境相互作用的具體過(guò)程和細節。這就要求科學(xué)家在錯綜復雜、相互交織的基因表達調控通路中，在基因組的背景下理清彼此間的關(guān)系，使呈現出清晰的網(wǎng)絡(luò )架構。從而為闡明發(fā)育過(guò)程和腦的功能奠定堅實(shí)基礎。此外，DNA仍將是醫學(xué)、制藥和分子育種所需遺傳信息的來(lái)源。而且納米工程、信息科學(xué)等也要用DNA作為研究對象。 正如英國《自然》雜志為紀念DNA雙螺旋模型發(fā)表五十年而在今年1月23日出版的一期增刊中有人說(shuō)的，DNA雙螺旋的圖片就像是一幅“科學(xué)的蒙娜·麗莎肖像”，“銘刻在科學(xué)、藝術(shù)、音樂(lè )、電影、建筑和廣告”等各個(gè)方面；而要窮盡DNA所蘊藏的所有“潛在利益”，還得再花上五十年。 DNA是一個(gè)“不朽的分子”，這決非溢美過(guò)譽(yù)之詞。 為此，各國學(xué)術(shù)界都有紀念DNA雙螺旋模型發(fā)現五十周年的活動(dòng)。沃森也已應中國遺傳學(xué)會(huì )之邀將在今秋訪(fǎng)問(wèn)我國，屆時(shí)必有一番盛況?，F在謹就個(gè)人的感受談幾點(diǎn)想法： 一、遺傳學(xué)要在多學(xué)科的交叉和互動(dòng)中發(fā)展 DNA雙螺旋結構的發(fā)現，正是物理學(xué)、化學(xué)介入生物學(xué)的結果。在生物學(xué)方面，決定生物性狀的遺傳因子———基因，從抽象的符號到推測為“有機的化學(xué)實(shí)體”，最終確定為DNA分子。在物理學(xué)方面，二十世紀三十年代以后，一批物理學(xué)家懷著(zhù)兩個(gè)目的進(jìn)入了生物學(xué)領(lǐng)域：現有的物理學(xué)定律能否解釋生命現象？能否從生命現象中找到新的物理學(xué)定律？1937年起，他們開(kāi)始研究噬菌體的復制，因為噬菌體只有核酸和蛋白質(zhì)，沒(méi)有高等生物復雜的遺傳系統但照樣能復制遺傳信息，而復制正是生命的基本屬性。經(jīng)過(guò)“噬菌體小組”課程學(xué)習的沃森，同從事生物大分子結構X光衍射分子研究的晶體學(xué)家克里克合作，物理學(xué)家解決了生物學(xué)家提出的問(wèn)題，生物學(xué)家賦予物質(zhì)結構以生物學(xué)意義。物理學(xué)和生物學(xué)的結合，信息與結構的結合，引發(fā)了生命科學(xué)的一場(chǎng)革命。 遺傳學(xué)與物理、化學(xué)、數學(xué)和工程科學(xué)，以及遺傳學(xué)同生命科學(xué)領(lǐng)域中其他學(xué)科的結合和互動(dòng)，則是遺傳學(xué)發(fā)展的動(dòng)力。 二、給基礎研究以更大的空間和關(guān)注 自然科學(xué)基礎研究，實(shí)質(zhì)上就是認識和闡明某種自然現象的本質(zhì)，研究的具體課題應該是探索逐個(gè)解決認識過(guò)程中的一些模糊問(wèn)題，不一定非得要有應用前景為前提。遺傳學(xué)史上孟德?tīng)栄芯?a style="TEXT-DECORATION: underline" target="_blank">豌豆雜交，摩爾根觀(guān)察果蠅的眼色和翅形，沃森和克里克解析DNA的結構，誰(shuí)也不是預見(jiàn)到了這些研究會(huì )產(chǎn)生如此巨大的經(jīng)濟效應和社會(huì )效益才去研究的。 三、審慎地排除非自然科學(xué)因素對自然科學(xué)研究的干擾 在紀念DNA雙螺旋發(fā)現五十周年時(shí)，人們不由地會(huì )聯(lián)想到遺傳學(xué)在我國的坎坷經(jīng)歷。1953年，在“唯心的”、“反動(dòng)的”、“資產(chǎn)階級偽科學(xué)”的帽子下，傳統遺傳學(xué)的教學(xué)和科研在我國絕跡。1973年重組DNA問(wèn)世時(shí)，我國還處在“文化大革命”的動(dòng)蕩中。以后也或多或少受到過(guò)干擾。一些非自然科學(xué)的因素往往會(huì )干擾自然科學(xué)的順利發(fā)展。在遺傳學(xué)同人們生活密切相關(guān)的今天，在許多方面涉及到科學(xué)與倫理的關(guān)系。倫理是道德的同義詞，也是處理人的關(guān)系所應遵循的道德和準則，道德是一種社會(huì )意識形態(tài)，不同時(shí)代、不同社會(huì )、不同文化背景和不同階層的人不會(huì )持同一的道德標準；因此，在處理生命科學(xué)中的倫理問(wèn)題時(shí)，不制訂一定的規范與準則是不行的，但一味強調與國際接軌也是不可取的。政治、社會(huì )以及倫理等應該是促進(jìn)和保護科學(xué)發(fā)展的因素。當然，真正的科學(xué)是不可能被埋沒(méi)的，更遑論禁止和扼殺。即使一時(shí)一地遭遇挫折，最后終將閃爍其光芒，科學(xué)史上這樣的事例還少嗎？ 四、歷史是由事實(shí)而不是由名聲鑄就的 1953年，諾貝爾獎得主化學(xué)家萊斯特·鮑林同羅伯特·科里合作提出DNA應該是三螺旋的假說(shuō)?？墒?，當時(shí)默默無(wú)名的兩個(gè)年青人仍照樣創(chuàng )建出DNA結構的雙螺旋模型而名留青史。同樣地，寫(xiě)弗蘭克林傳記的作家勃林達·馬道克斯在今年的紀念文章中重又提及沃森和克里克的成功，不僅是由于他們具有敏銳的洞察力和彼此間的默契，而且是建立在“弗蘭克林未發(fā)表的實(shí)驗證據的基礎上”，而這些證據卻是他們“通過(guò)非常規途徑獲得的”?？茖W(xué)史上的這一樁公案，歷史想必也會(huì )有個(gè)公正的了斷。 |
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