發現DNA的雙螺旋結構

早在20世紀50年代之前，科學家就已經知道染色體上的基因是遺傳因子。同時，他們也已了解到染色體是由多種蛋白質和一種叫作脫氧核糖核酸（DNA）的復雜化合物組成的。

1951年，美國化學家李納斯·鮑林（1901～1994年）開發了一種解析生物大分子結構的技術。他描述了一組具有螺旋（三維螺旋）分子結構的蛋白質。他清楚地認識到基因將會是“下一件大事”，于是將研究的重點轉向了脫氧核糖核酸（DNA）。

對于從英國劍橋大學生物學系畢業的弗朗希斯·克里克（1916～2004年）來說，DNA的結構是一個神秘而又吸引人的謎團?？死锟艘婚_始可能去研究血紅蛋白，但他對DNA的激情完全超過了對一般學科研究的興趣，并且找到了一位志同道合的朋友詹姆斯·沃森（1928年～），他是1951年來到劍橋大學的美國生物物理學家。于是他們開始了對遺傳物質——脫氧核糖核酸（DNA）分子結構的合作研究。由于當時幾大研究機構相互競爭并且積怨甚深，他們的研究工作只能暫時保持低調。當時，倫敦國王學院的新西蘭裔英國生物物理學家莫利斯·威爾金斯（1916～1958年）和英國的物理化學家羅莎琳·富蘭克林（1920～1958年）也致力于DNA結構的研究，他們采用X光衍射設計了一系列復雜的實驗來破譯DNA結構。富蘭克林在研究過程中已經提出過DNA分子螺旋結構的構想，卻最終放棄了，然而，沃森和克里克認同了這一構想。1951年，克里克和沃森制作了DNA分子三重螺旋模型，但是馬上遭到了富蘭克林的第一個反對，因為這和她用X光衍射實驗得出的數據不吻合?？死锟撕臀稚姓J了自己的錯誤并再次回到草圖階段。1952年，鮑林提出了自己的DNA分子模型，該模型也顯示DNA分子結構是有三條纏繞的線的螺旋。鮑林只提出過一次錯誤的模型，而且很快遭到其他科學家的否定。

大事記

1951年 描述具有螺旋分子結構蛋白質

1952年 鮑林制作出DNA模型

1953年 沃森和克里克發表論文描述了DNA分子的雙螺旋結構

1973年 第一種遺傳工程技術生物產品問世

1983年 轉基因胰島素問世

DNA包含四種不同的化合物，即堿基，這些分子以一種可預測的方式自然地配對，這種認識讓克里克和沃森的研究沿著正確的方向前進。美國哥倫比亞大學的奧地利裔化學家夏爾加夫（1905～2002年）發現了腺嘌呤（A）與胸腺嘧啶（T）配對而鳥嘌呤（G）與胞嘧啶（C）配對的研究成果，于是，克里克和沃森意識到這不僅體現了DNA的結構，還是DNA自我復制的途徑。1953年4月，他們將關于DNA和這項舉世聞名的研究成果發表在了《自然》雜志上。1962年，他們兩人和威爾金斯一起獲得了諾貝爾醫學獎。

20世紀40年代末至50年代早期，許多科學家，包括美國遺傳學家林德博格、德國生物理學家德爾布呂克（1906～1981年）和愛爾蘭遺傳學家威廉·海耶斯（1918～1994年）做了許多有關細菌質體的研究并取得了很有價值的發現。質體是從細菌主染色體分離出來、漂移在細菌細胞質中的微小圓形DNA顆粒。因為質體具有易分離易操控，而且還能以修飾過的形式再插入細胞等優點，因此成為了現代遺傳學上最重要的“工具”。

1968年，美國斯圖瓦特·林恩和瑞士生物物理學家維爾納·亞伯在日內瓦發現了一組名為限制酶的蛋白質，它能夠在特定位點“切開”DNA分子鏈。切開的鏈末端能輕易地重新接合在一起，或者與DNA的其他段的末端接合在一起。1969年，美國遺傳學家喬納森·貝克韋斯分離出了第一種單體基因——包含在大腸桿菌糖代謝物中。所有這些研究成果為從DNA序列中刪除或插入新的基因提供了理論上的支持，所以實現這樣的想法只是時間上的問題。不久，在1973年，美國生物學家斯坦利·科恩和赫伯特·伯爾成功地從大腸桿菌的質體中移走了一段DNA并且在其位置上植入了另外一種細菌的基因，由此產生的結果就是第一個基因工程有機體。于是，一個新興的但一直存在爭議的科學分支誕生了。

科學家可以利用基因工程技術按照自己的意愿刪除或取代生物體中的基因。例如，20世紀80年代，科學家成功地將人類胰島素基因插入大腸桿菌內，后來成功地插入了酵母中，為糖尿病治療技術帶來了革命性的變化。在農業方面，科學家利用基因工程技術培育出了抗病能力更強、產量更高的農作物，以及培育出繁殖能力更強的用于醫學研究的動物。但全世界對使用這項新興技術的爭議一直存在，在世界的某些地區，人們對轉基因生物存在著懷疑，關注的中心在于這類生物體給人類健康與環境帶來的影響。科學家希望通過基因替代療法來祛除遺傳疾病患者的痛苦，但是現在技術還不成熟，全世界的科學家還在孜孜不倦地探索，希望能盡快取得這項技術的突破，造福人類。