自从60年前披露了DNA优美曲线以来，生物学的各个领域均在发生着革命性的变化：从人类基因组计划到转基因工程，其间不乏各种组学计划，直至将生物科学应用到日常生活中的合成生物学……
1953年4月25日，弗朗西斯·克里克（左）与詹姆斯·沃森在《自然》杂志上发表论文，描述了DNA分子的双螺旋结构
人们曾经认为，科学的进步其过程是没有规律可言的，革命性的发现都产生于神话般的灵光一现：真实情况往往平淡无奇，科学家们的每一个进步都很小。然而60年前，弗朗西斯·克里克（Francis Crick）与詹姆斯·沃森（James Watson）发表著名的DNA分子结构（双螺旋，像扭曲了的阶梯）被看作是无可非议的转折点：从那天开始，永远改变了我们对于生命的理解，并开启了现代生物学的时代。
以基因形式存储信息的DNA
“我们注意到，”他们在《自然》杂志发表的简短论文中写道，“双螺旋直接表明了遗传物质的复制机制。”事实证明的确如此。克里克的妻子奥迪尔（Odile）第一个画出了这个优雅的螺旋。如今，这一最著名的生物分子已成为人类文化的一部分：在电影、艺术品，甚至洗发水广告中都有它的身影。现在人们知道，DNA是必威在线网站首页网址 的曲折盘旋（移动和解旋），不断地进行诸多生物密码的编码解码工作。
自1953年以来，随着人类对DNA的控制能力不断增强，生物学已经演变为一个世界性的行业。现在，我们正在进入后DNA时代，转基因技术和合成生物学已然成熟和兴起，其发展带来了科学和商业收益的同时，也面临伦理道德上的困惑。在过去的几年里，DNA本身性质已被改变，组成DNA的碱基发生变异，DNA的功能被重新改造进行非生物利用。
对DNA的操作，是由其本身的结构所决定。双螺旋阶梯的每一级都是由一对DNA碱基组成，其碱基分别由A（腺嘌呤）、T（胸腺嘧啶）、C（胞嘧啶）、G（鸟嘌呤）四个字母代表：A只能与T配对，而C只能与G配对。如果把阶梯一分为二，把原来配对的梯级分开，那么每一半阶梯都会含有补全另一半的全部信息。因此，你可以从一个DNA分子制造出两个独立的DNA分子。这一过程此刻就在你身体里进行着（构成身体的细胞以大约每分钟3 000个字母速度分裂，细菌则以10倍于此的速度进行）。相同的过程在地球上的每个细胞中连续不断地进行。据我们所知，活细胞中的DNA都是一样的，联系达尔文的进化论学说，我们能勾勒出生物的基本图形以及生命在40亿年的过程中是如何进化的。
DNA作为一种代码，是以基因的形式存储生物学信息。上世纪60年代，DNA密码被系统地破解，发现生物具有惊人的保守性。如果把DNA比作字母表，那么从中拼出的单词就是蛋白质的组成部分――氨基酸。虽然由DNA编码的氨基酸只有20种，但却足以组成所有的生命体。每个生物体内的字母、加密方法、拼出的单词都是相同的：从细菌到蓝鲸、向日葵、蘑菇，甚至你我，概莫能外。
从转基因技术到合成生物学
正是这种统一性，催生了生物技术的工业革命，但同时也给我们带来了烦恼。上世纪70年代，美国加利福尼亚州的科学家发明了在物种之间转移DNA片段的方法，由此，物种的特性可以被人精心设计。其实，在上万年的育种和农业活动中，人类一直在这么做，只是随着各种“DNA编辑工具”的问世，使我们突然跨过了物种和性别的障碍。如今，转基因技术几乎已经成为了生命科学各领域的中流砥柱，促进了生命奥秘的探索和疾病机制的研究。
在本世纪，继转基因技术之后出现的新领域是合成生物学。就像电子学先驱们那样，合成生物学是通过基因的修补（即制造标准化的组件），使新技术开发更加容易。今年夏天，最大规模的合成生物学会议在伦敦帝国理工学院召开，这一快速成熟领域的创建者们齐聚伦敦，旨在用先进的工具创建复杂的生物电路，以此解决一些世界性的难题，如食品、燃料及粮食生产。理论上生物电路类似于电子产品，诸如晶体管的结点和“门”，但这种电路实际上是经过精心设计组装、完成特定逻辑功能的DNA。
由沃森领导的人类基因组计划（HGP）已于10年前完成，对人类基因组中的30亿对碱基进行了较为完整的检测，取得了许多令人惊喜的成就，包括初步了解人类基因组是如何工作的，尽管要取得实质性的突破仍有很长的路要走。与此同时，人类已经陷入DNA专利的困境：按现行法律，个人的基因可以被他人拥有。而4月下旬在美国高等法院审理的两个乳腺癌基因是关键司法案例，将在全球范围产生巨大影响。
HGP改变了科学研究方式
最近几年，成百个实验室的上千名科学家测序了人类及其他物种的多个基因组，这是继HGP后催生出的一种大科学研究模式――开放的大型国际联合实验室。4月中旬，古老的腔棘鱼基因组被测序公布。所有的基因组数据都是公开的，最大程度地为尽可能多的人利用。
我们对DNA的操控已经到了登峰造极的地步，可以完全无视其本来的进化功能，仅仅当作是一种信息载体来操作。简单地说，DNA是存储信息的载体，其稳定性令人难以置信：我们从已经死去很久的生命体中提取到DNA样本，包括猛犸象和尼安德特人，这具有重大意义。
上世纪90年代，人们就开始把DNA视作数据存储载体，直到2010年，科学家克雷格·文特尔（Craig Venter）才把一些加密信息融合在一个名叫“辛西娅”的合成细胞中。今年1月这一领域有了突破，剑桥大学的遗传学家伊万·伯尼（Ewan Birney），用DNA编码了一段莎士比亚十四行诗、一段马丁·路德·金（Martin Luther King）的“我有一个梦想”演讲视频，以及克里克和沃森1953年的论文。而后把它们传送到一个德国实验室解码，得到的结果是零错误率。
现在，这项技术仅仅用于存档，因为其读写速度很慢，信息密度却比蓝光碟或硬盘还大。相信，随着研究的不断深入，DNA的读写速度将会大幅度地提高。还记得录像带和光碟的发展过程吗？DNA这种介质可以稳定地存储数据达40亿年之久。
虽然目前DNA编码和复制机制一成不变，但DNA分子本身却不是这样。在过去几年中，我们已经看到生命语言其惊人的发展。最初字母只有4个，现在已经提高到至少6个。Z、P是由包括佛罗里达州应用分子进化基金会史蒂夫·本纳（Steve Benner）在内的科学家提出的。这些新字母目前没有任何意义：就好像我们在英文字母表里增加一些不能发音的字母。不过，本纳把它们归纳为一个冻结了几十亿年的分子。
去年，剑桥大学维托尔·皮涅罗（Vitor Pinheiro）团队重新组装了双螺旋阶梯的支架，使DNA的D碱基能接纳其他分子，创造了一类叫做“XNA”的物质：它们同样能复制、进化，可能拥有药物的潜力。因为它们不同于游离的DNA，身体不能识别它们，自然也就无法降解。
自从60年前揭示了DNA优美的曲线以来，生物学各个领域在发生革命性变化的同时，也不可避免地引起人们对科学家“扮演上帝”的指责。然而，这确实是我们一直在做的：提取自然材料、重新设计、改造它们，以适应人类的需要和欲望，但通常没有考虑后果。可以这么说，所有对新领域的探索都伴随着争议，比如，大型公司对转基因作物种子所有权的垄断就激起农民很大的怨愤。
某些人有一种发自内心的信仰，认为我们不应该从根本上篡改自然。然而，DNA技术将继续发展。让DNA技术蓬勃发展是我们的责任，而如何分享其果实则留给社会作出明智的决定。
60年前的发现引发的这场生物学革命，我们正在进入其黄金时代。
资料来源The Guardian
责任编辑 则 鸣
富兰克林与51号图像
詹姆斯·沃森（James Watson'）书写了这段历史。尽管招致其他两位诺贝尔奖得主的抗议，他的《双螺旋》一书还是于1968年出版，这是一部令人激动的、漫谈式的自述。书中，沃森对罗莎琳德·富兰克林（Rosalind Franklin）持有惊人的性别歧视（后者在DNA结构的发现中起了关键作用）。沃森坦承，在他几乎不认识她时就为其外表着迷。“她不是没有吸引力，”他这么说，“如果她对服饰有那么一点上心的话，她会是很迷人的。”
直到现在仍有很多科学家对沃森的说法感到愤怒，其中包括弗朗西斯·克里克（Francis Crick）和莫里斯·威尔金斯（Maurice Wilkins）。当时很多人把富兰克林视为20世纪最伟大的科学家之一――无论男性还是女性。与20世纪50年代相比，现在的环境更接近性别平等，然而《自然》杂志近期的一篇社论表明，不管以怎样的方式衡量，“科学仍然存在制度上的性别歧视”。
毫无疑问，富兰克林是至关重要的：正是她娴熟的X-射线晶体学方面的技术，才拍摄到著名的51号照片；而克里克和沃森正是由此受到启发，提出DNA右螺旋阶梯状的假说。不过，这幅照片实际是由富兰克林的学生、22岁的雷蒙德·戈斯林（Raymond Gosling）拍摄的。
伟大的发现往往需要巨大的信心――没有比DNA双螺旋模型更伟大的了――而荣誉是永久的争议焦点。克里克天才般的眼光结合沃森强烈的抱负，使得他们在这场竞赛中胜出。但他们的成功是建立在许多其他科学家多年来工作的基础上。
1962年，克里克、沃森和威尔金斯获得了诺贝尔奖。而富兰克林6年前因卵巢癌去世，年仅38岁。有意思的是，我们设想一下：如果她没有过早辞世，她是否能够得奖？大家都很清楚，诺贝尔奖的规则是只授予活着的人，并且仅限于三人。
科学研究总得借鉴他人的成果。现年86岁的戈斯林，也许是这段传奇中最不为人所知的人，他对《自然》杂志诉说了富兰克林看到他们工作成果时的反应，那是一种十分优雅而又谦逊的态度。“她当时说，‘我们都站在别人的肩膀上’。”
资料来源The Guardian
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