经过近百年来科学家们的思考、验证,人们确认——DNA🧬就是遗传物质。
但新的问题随之而来:
为什么是 DNA🧬?
为什么这样一个微小的分子,能够承载如此庞杂而精确的遗传信息?
DNA🧬仅由四种简单的脱氧核糖核苷酸分子组成,却要描述一个生命体的全部性状。
这就像让一支只会写“ABCD”的笔去描述一整部《红楼梦》。
谜底并未因此解开,反而显得更加神秘。
双螺旋的出现:结构揭示信息的秘密
科学史从不缺少转折点。
1953 年,一个神奇的构型从 X 射线的模糊影子里跃出——DNA🧬双螺旋结构。
詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克从晶体学家莫里斯·威尔金斯和罗莎琳德·富兰克林的DNA🧬晶体X射线🩻衍射图谱中得到灵感,成功搭建出了神秘又简洁的双螺旋模型。
两条链相互缠绕,字母以最简单的方式配对——A&T,C&G
像纽扣。像钥匙找锁。像一对永远不会找错对方的舞伴。
正是这种配对规则,让 DNA🧬 在结构上具备了承载与复制信息的可能。
在观察模型的过程中,沃森进一步提出了一个大胆的设想——DNA🧬 以半保留的方式进行复制。
原有的两条链解开,平均分到两个后代中,继而产生两条新的、与亲代完全相同的DNA🧬链。
但该怎样证明这一点呢?为什么DNA🧬必须要采用这种半新半旧的复制方式?
密度梯度下的真相:半保留复制
1958年,马修·梅塞尔森和富兰克林·斯塔尔给出了答案。
他们设计并完成了后来被誉为“生物学中最完美实验”之一。
他们借鉴了赫尔希-蔡斯实验的巧妙设计,利用同位素原子之间的重量差异,对细菌进行培养。
在含有N-15同位素的培养基上持续培养多代后,他们将细菌转移到含有N-14同位素的培养基上,从此刻开始,DNA🧬的复制将只能使用N-14同位素。
在对比分析不同代次的细菌DNA🧬分子密度后,梅塞尔森和斯塔尔对结果做出了唯一的解释——每一次的分裂繁衍中,子代细菌中的DNA🧬都是由一条上一代DNA🧬和一条新生DNA🧬缠绕而成的双螺旋链。
半保留复制,由此得到无可辩驳的实验证据。
图2.梅塞尔森-斯塔尔实验点击添加图片描述(最多60个字)图3.中心法则
豌豆体内有一种蛋白质,决定其表皮色素的形成,
而这种蛋白质的氨基酸排列顺序,都以三个碱基对应一个氨基酸的形式写在了豌豆的DNA🧬中。
DNA🧬 并不直接参与蛋白质的合成。
在细胞中,遗传信息需要先被“转录”为一种中间分子——RNA,
再由 RNA 将碱基序列翻译成氨基酸序列,合成蛋白质。
DNA🧬 存储信息,RNA 翻译信息,蛋白质执行信息。
这便是 中心法则。
中心法则就像生命运转的主旋律,每个细胞都在按照这个节奏歌唱。
也正因为理解了这条路径,
人类才能解释遗传性状的来源,识别遗传病的根源,
并开始设想——是否可以在这一信息流中,进行精准而有限的干预。
生命或许浩瀚而复杂,
但它的底层逻辑,终于被人类理解、书写,并逐步掌握。
而关于基因的探索,也仍在继续。




