分子生物学简史(history of molecular biology)
分子生物学有一条清晰的故事主线,把它铺陈开来,就能把一堆事实变成一段旅程。它从二十世纪五十年代一项关于结构的发现,一路走到今天读取和重写基因组的能力;每一幕都回答了一个大问题,而那个答案又打开了下一幕。知道这个顺序,是初学者能带在身上的最好的地图。
开场的一幕是结构。1953年,詹姆斯·沃森(James Watson)和弗朗西斯·克里克(Francis Crick)在关键地借助了罗莎琳德·富兰克林(Rosalind Franklin)和莫里斯·威尔金斯(Maurice Wilkins)的X射线数据后,推算出了DNA的双螺旋结构,而这一结构本身就提示了这个分子可以如何被复制。下一幕是密码:整个六十年代,尼伦伯格(Nirenberg)、科拉纳(Khorana)等人破解了遗传密码,揭示出DNA字母的三联体如何指定氨基酸。第三幕是“操纵”的力量:七十年代,重组DNA技术让研究者得以剪切、粘贴并克隆基因,桑格(Sanger)则发明了直接读出DNA序列的方法,奠定了生物技术。第四幕是大规模的读取:人类基因组计划(1990至2003)测出了一个完整的人类基因组,并引发了测序成本不断下跌的雪崩。
我们如今正处在“既读又写”的第五幕:CRISPR及相关工具让研究者得以相对轻松地编辑特定基因,而像AlphaFold这样的人工智能结构预测,已经改变了我们从序列走向形状的方式。诚实的说法是:每一项突破都解决了一个问题,又揭示出更难的问题;在一个人的一生之内,这个领域从“不知道基因由什么构成”走到了“能编辑基因”,但理解仍远远落后于读取和重写的能力。
一个生于1953年(双螺旋问世那年)的人,在其一生之内就可能亲眼见证:遗传密码被破解、第一个基因被克隆、人类基因组被测序、以及CRISPR基因编辑的到来——整条故事主线,都在一个人的寿命之内。
从双螺旋到基因组编辑,全都发生在一个人的一生之内。
罗莎琳德·富兰克林的X射线工作对双螺旋至关重要,但她未被列入1962年的诺贝尔奖,因为她已于1958年去世(该奖不追授)。这是一个常被提及的提醒:著名的发现,往往建立在被那些“头条名字”所遮蔽的贡献之上。