1865年林肯总统被害标志着美国历史的转折点。然而，一些研究人员声称，在此之前一种称为马方综合征的疾病已经在悄然杀害这位美国第16任总统。患这种疾病的人长得异常瘦高，且时常受抑郁症困扰。

林肯是在56岁遇害身亡的。在18世纪60年代，已经有四分之三患马方综合征的人在这个年纪寿终正寝了。事实上，如果林肯身患此病，那么现代历史学家就能据此对他作为一名总统和男子汉的成就产生一种全新的认识 · 迄今，这些看法仍属于推测性的。

当然，这种事后疾病诊断的依据只能来自于对林肯DNA所进行的遗传分析。这种分析最明显的困难是林肯死亡已经历100余年的漫长岁月，他的遗传试样已变得很稀少。但现在有一项廉价的新技术正在获得广泛应用，它可对遗传试样进行几乎是无限的扩增和复制。该新技术是化学家莫利斯在1983年研究发现的基础上建立起来的。这项称为PCR（聚合酶链反应）的技术在今后10年将大受欢迎，因为它会给许多研究项目带来革命性影响。

以林肯情况为例，在哥伦比亚特区华盛顿的国家卫生与医学博物馆内工作的科学家们，计划采用PCR技术，从林肯尸体解剖时保存下来的血液、碎骨和二绺头发的试样中，复制出尽可能多的DNA，因为直到现在，这些遗传材料对正确诊断他的疾病还是远远不够的，科学家期望该技术能使他们获得足够多的林肯遗传材料，以借助试样扩增方法来完成这项被延误了多年的诊断。

美国巴尔的摩城约翰霍普金大学的'遗传学教授和马方综合征专家墨库西克说，“在PCR技术开发之前，我们是不可能设想出这类研究的。”他负责研制一种仪表，用它可研究PCR技术并可检测试样是否合格。他还说：“没有PCR技术，提取用于研究的DNA就可能显得太少了。”

在此之前，几乎没有任何技术能像PCR那样，拓宽该领域的研究范围，它包括医学研究、诊断学、法医学、遗传学、微生物学、生物进化和工业技术 · 这些领域的大部分开发工作有赖于从DNA的细微图形中获取信息。

从每一细胞中都可发现DNA，它载有可决定某一生物体全部特征的遗传密码。DNA能影响到人类的一切特征，从眼睛颜色到是否对食用水生贝壳类动物过敏。人类各部分都包含有其自身独一无二的DNA“标记”。例如大部分遗传工程包括捕获基因最微小片段的内容，这些片段存在于染色体的众多链中。当某单一基因对发生偏差时，疾病也随之生成了。如果研究时科学家所掌握的相关遗传材料越多，那么该研究就可以进行得既快又容易。

在莫利斯构想出PCR之前，复制DNA是一件相当乏味、费时和花钱多的事情，这与柴劳克斯发明复印机之前，有大量公文需要复印的情况相似。以往最常用的方法是无性繁殖，科学家们将DNA片段引入到活细菌内，然后等待几天甚至几星期，直到细菌生产出足够量的基因材料复制品。

有了PCR技术，人们就不必再干这类令人厌烦的工作，科学家也不用像大海捞针那样去探寻各类疾病的遗传标记，或极为精密地确定细胞组织的方位了，需要时，甚至可利用PCR技术将某单一DNA片段复制扩增为数百万或数亿万DNA。

一旦莫利斯将该技术转交给他在Cetus公司的雇主们（这是一家生物技术公司，地处加利福尼亚州的爱墨雷维尔），他们就会着手开发一种称为热循环控制的装置，它能为给定的DNA片断自动进行PCR处理。一名实验人员所需做的全部工作R汉是添加一些核甙酸混合物、引物和一些DNA聚合酶，然后他将这些东西的混合物迅速放入热循环控制装置，在数小时内他即可采集到1000亿份原始试样的复制品。

这种方法是那么容易，循环控制装置价格又如此便宜，以至于各种小型实验室现在都能从事这类遗传研究和诊断，而在几年前，只有大公司、大学和政府实验室才能置备类似装置。

在每项伟大发明的背后，总存在着谁是真正发明者的争论，PCR也不例外。1991年2月美国联邦政府陪审团否决了特拉华州威明顿提出发明权的要求，他声称麻省理工学院的科学家们早在70年代就在从事PCR发明工作了，陪审团确认莫利斯是PCR技术的发明者。1991年末，Cetus公司与Chiron合并，在此前的一年12月，Cetus公司将该发明专利卖给了Hoffmann-La Rocke公司！现在Eastman-Kodak公司对该转让存有疑议，提出因为该发明是由Cetus公司开发的，所以它对PCR拥有不可置疑的各种权利。尽管这样，PCR技术及与此相应的各项新试验正在各处开展，并未因此而延误。

自从莫利斯第一个发现PCR的奥秘以来，人们已采用好几种方法对该技术进行了改进，其中之一是利用一种特定的DNA聚合酶，它取之于一种属栖热菌属的aquaticus（存在于炎热天气的大海潮中）。最初在这项处理的加热过程中，那用作催化剂的酶会被分解。为使更多的酶能添加到溶液中去，在每次处理循环周期，必须使遗传材料的扩增停下来。但由于这种栖热菌属在高温时能保持稳定状态，所以只需在聚合酶链反应开始时将它一次性添加到混合物中去就行了，这能显著加快处理过程。

莫利斯的发明几乎影响到所有的医学或科学领域，下面列出一些令人振奋的开发项目，它们是有可能通过PCR技术来实施的。

人类基因图

PCR已经对最具发展潜力的生物科学产生了技术上的推动力。为了画出人类基因图，整个国际社会已经花费了15年的时间和3亿美元的巨资。

在发现PCR之前，科学家把测定过的DNA片段冷藏在液态氮中）如果某一同事要扩增该片段，科学家必须将多余试样包装起来，送往该同事的实验地点。现在由于引进了PCR技术，这些经过测定的核甙酸序列信息就能被输入到计算机数据库，任何与此相关的科学家都能容易看懂这类数据。如果研究人员想要探查某种特定基因的序列，他所做的一切仅仅是从主计算机取出该片断的代码，随后能制成必需的引物，接着将引物放入装有整个DNA片段的PCR热循环装置内）稍等片刻，他就能获得所需特定DNA片段的许多复制品。

对下述这种极难的研究项目来说，采用PCR可取得花费小作用大的效果。人类基因组由33亿以上的核苷酸对组成。据加利福尼亚州伯克利市劳伦斯实验室人类基因研究中心代理主任斯潘勒说，利用PCR，可使制作每个核甙酸结构图的费用降低到5至10美元，这要比过去少3至5倍。只有这样节省开支，才能确保人类基因图的成功绘制。

艾滋病检查

在PCR发明前，只有验血这种方法可诊断出某人是否感染了艾滋病毒，即测定血中是否存在着能抵抗病毒的抗体。利用PCR就能直接扩增和探查到艾滋病毒的基因。这项技术具有惊人的灵敏度，能在15万细胞体中揭示出15个病毒性DNA，这意味着对艾滋病人能进行早期诊断和治疗。此外，发现艾滋病毒越早，病人传染给他人的危险性就越少，而病人尽早接受治疗以延长生命的可能性就越大。

以PCR检测为依据，还能为感染艾滋病毒的母亲们释疑解难，对她们生下的婴儿进行正确诊断*因为如对这些新生儿实施常规抗体检查，由于他们携带母亲那组完整的抗体，所以通常的检验结果是HIV呈阳性。然而，采用PCR技术，医生一般能正确诊断出其中约有三分之一的婴儿在出生时就患上了艾滋病，这样医生只需对患病婴儿及时进行治疗就行了。

DNA标记

在本世纪80年代中期，研究人员已利用每人所A有的不同DNA密码来识别罪犯，这种密码可在所有活细胞内找到、研究人员从罪犯在现场遗留下来的头发、精液和皮屑中获取他的遗传信息。有这样一个案例，DNA标记所提供的确凿证据表明，受害妇女并非最初认定的那样是被她丈夫奸杀的，而是她的亲戚所为。

在PCR发现之前，如果某一细胞组织的试样太小或腐败变质，就不可能获取可靠的DNA配对，采用PCR技术，专家们就能扩增某单一成分的DNA，并能作出正确鉴定。

遗传诊断

对镰形血球性贫血症、慢性膀胱炎、脊髓病性肌肉萎缩、亨廷顿舞蹈病和现在快速增长起来的各类遗传疾病，现在医生可以给病人作出比以往早得多的诊断。在某些情况下，医生能通过检测取之于微小细胞内的遗传材料来进行产前诊断。

基因治疗

这是应用于医学研究的一项振奋人心的领域。医生给病人注入经遗传工程处理过的细胞，能有希望治愈各种少见的遗传疾病、癌症、心脏病和艾滋病。在治疗期间，医生用PCR精确测定病人体内是否开始再生出可控制的，摆脱病毒侵害的细胞；并扩增病人血液中的DNA，以核实所需要的基因。

生物进化

美国伯克利市加州大学的分子生物学家帕博，把在佛罗里达州泥炭沼里发现的，已埋藏7000年的木乃伊人脑的DNA，与现代亚洲人的遗传材料相比较，发现它们二者是相似的；这为早期人类是渡越白令海峡迁移到北美去的理论提供了依据。

与帕博同所大学的另一位分子生物学家维尔逊也借助PCR再次证实了其早期的研究成果，即现代人为20万年前非洲单一古老人群体的后裔。

工业应用

政府和商业部门常需要一种能监督工业或生物技术产品的有效手段。Cetus公司的生物物理学家多林格已建议让DNA发挥类似于显微镜的识别鉴定作用。首先将DNA核苷酸以某种方式排列，使其形成一种可识别的“密码”，据此探查燃油或炸药类易燃易爆产品，例如，调查人员在分离和扩增DNA后，就能识别内中的密码标记，以追查对不封口油料泄露负有责任的油船，和把炸药制成恐怖主义分子手中炸弹的国家。同样可将这类密码标记添加到各种特许专卖生物技术制品中，藉此保护专利产品和打击黑市销售的伪劣产品。

[Popular Science，1992年6月]