|
1961年人们首次破译生物遗传密码。这是生物学上的一个重大突破，为彻底揭开生物遗传之谜奠定了基础。
生命的本质是什么?生物的遗传机理如何?自从人们发现了细胞核之后，就从细胞内部结构的更深层次上开始了对这些问题的探索。 科学史公认，最早发现的DNA，是1865年年轻的瑞典科学家米歇尔用胃蛋白酶催化细胞核得到的一种不同于蛋白质的、含磷较多的物质——核素。20年后，人们发现核素是强酸，便改叫核酸。俄籍美国生化学家莱文接着发现核酸有两种：核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)。1934年，莱文又发现核酸能分解成含有一个嘌呤、一个核酸和一个磷酸的片段，并据此推断这是核酸的一个基层组合体，把它叫做苷酸。由于有机碱有4种成分，所以核苷酸共有4种。上述发现是有重大意义的，但在当时并没有引起人们的注意。 在生命的本质和生物遗传机理探索史上，现代生命科学忽视了上述正确的探索，走了一条曲折的道路。 1944年，美国生化学家艾弗里等证明DNA就是遗传基因，具有全部遗传功能，和DNA在一起的蛋白质是多余的。于是，先前没有引起人们注意的DNA成了分子遗传学研究的热门课题。 1953年，英国生化学家威尔金斯和弗兰克林拍出了DNA的X射线衍射图，第一次确定了DNA是螺旋体。而且测出了它的直径和螺距，认识到它的双键同轴排列形式，明确了糖磷酸骨架的位置：磷酸在结构的外侧，硷在内侧。从而得出了在一个高度有序的结构内，两个嘌呤可以彼此互换，两个嘧啶也可以互换，而嘌呤和嘧啶之间不可互换的概念。这样，他以核苷酸序列的多样性，解释了DNA分子的特异性。 同年，英国物理学家克里克和美国生化学家沃森合作，汇集所有DNA研究资料，划时代地提出了双螺旋核酸分子结构模型。20多年来，大量的实验证明，这个模型正确地反映了DNA的分子结构，同时，在几个次要的部分有所补充。DNA双螺旋结构的发现，大大推动了生物大分子核酸和蛋白质结构与功能关系的研究，建立起分子遗传学这一新兴学科，使生物学进入了分子生物学的阶段，生物学的各个分支以及农学和医学都产生了巨大的变化。所以，科学史工作者把这个重大变化称之为“生物学革命”。 克里克和沃森根据他们的核酸模型，提出了基因DNA复制自己的机理。在复制过程中，DNA的双螺旋可以先分成两个单螺旋，每个单螺旋以自己做“模板”，用细胞里的单元原料合成它失去的那半个螺旋。通过如此复制，生物便一代代稳定地遗传下去。如果DNA在复制过程中偶尔出点小毛病，就会造成物种的变异。DNA结构模型，还可以成功地解释生命现象。在DNA开始复制时，DNA把所带的遗传信息传给信使RNA，RNA按所得信息指挥酶的合成，酶再指令氨基酸按一定的方式合成蛋白质。DNA是生命运动的中心，它像一个贮有信息的电脑，决定着生命的过程。 于是，人们由此开始探索遗传密码。1954年，美国天文学家盖莫夫设想，组成蛋白质的氨基酸共有20种，若用1种核苷酸代表1种氨基酸，只能代表4种，远远不够用。若用2种核苷酸代表1种氨基酸，只能代表16种不同的组合，仍不够用;于是他设想用3种核苷酸代表1种氨基酸，从而获得64种组合，这就完全够用了。 但哪个密码代表哪个氨基酸呢?许多科学家都在进行艰苦的研究，希望早些找到答案。1961年，美国学者尼伦堡和马太用实验证明了多尿嘧啶核苷酸是苯丙氨酸的样板。根据3合体密码理论，他们破译了第一个生物遗传密码，即苯丙氨酸的遗传密码是uuu。他们的发现成了研究遗传密码的突破口。 人们经过长期努力，到1961年，终于在世界上好几个实验室里，同时用不同的方式独立破译了遗传密码，编成了十分独特的生物遗传密码字典。遗传密码的破译，向人们展示了生命世界的同一性：即远古的单一细胞衍生出了今天世界上的众多生物。 |
|
|
