1.DNA的发现者并不是Watson和Crick:在过去的60多年里,DNA已经从当初在细胞核中一种结构功能不清楚的“模糊分子”成为现代生物学的“标志分子”。DNA的历史,人们也更多的习惯以1944年Avery,MacLeod和McCarty三位科学家证实DNA是遗传物质为起点。在他们实验之后不到十年,著名的科学家Watson和Crick便提出了DNA最早的结构模型,并且又在随后的十年破译了遗传密码。然而,DNA的历史实际上会因为一位年轻的瑞士医生Friedrich Miescher的发现而被追溯到1869年。Miescher在刚刚完成了他的医学专业学习之后,就搬到Tübingen生物化学家Hoppe-Seyler的实验室继续研究工作,他的研究方向就是要阐明声明的物质基础。他对实验室附近的一家医院扔出的带脓血的绷带很感兴趣,因为他知道脓血是那些为了保卫人体健康,与病菌“作战”而战死的白细胞和被杀死的人体细胞的“遗体”。于是他细心地把绷带上的脓血收集起来,并用胃蛋白酶进行分解,结果发现细胞遗体的大部分被分解了,但对细胞核不起作用。他进一步对细胞核内物质进行分析,发现细胞核中含有一种富含磷和氮的物质。Seyler用酵母做实验,证明米歇尔对细胞核内物质的发现是正确的。于是他便给这种从细胞核中分离出来的物质取名为“核素”,后来人们发现它呈酸性,因此改叫“核酸”。从此人们对核酸进行了一系列卓有成效的研究。至今大家所熟知的脱氧核糖核酸的英文单词中就有核酸这个单词。
参考文献:Ralf Dahm, Friedrich Miescher and the discovery of DNA, Developmental Biology, Volume 278, Issue 2, 15 February 2005, Pages 274-288
2.最早指出并证明DNA是遗传信息载体的科学家也不是Watson和Crick:在Miescher死后,人们对“核酸”的研究也非常少,并且绝大多数的科学家都认为蛋白质才是遗传信息的载体。蛋白质由20种不同的氨基酸组成,而DNA仅有4种不同的核苷酸组成,少的有些让人难以相信他们可以包含大量的遗传信息。DNA的广泛关注还是要从上世纪40年代中期到50年代早期开始,也就是在这个时期,Oswald T. Avery, Colin MacLeod和Maclyn McCarthy,以及Al Hershey和Marta Chase,分别用经典实验证实了DNA就是遗传信息的载体。
参考文献:Avery et al., 1944 O.T. Avery, C.M. MacLeod and M. McCarty, Studies of the chemical nature of the substance inducing transformation of pneumococcal types. Induction of transformation by a deoxyribonucleic acid fraction isolated from pneumococcus type III. J. Exp. Med., 79 (1944), pp. 137–158.
Hershey and Chase, 1952 A.D. Hershey and M. Chase, Independent functions of viral proteins and nucleic acid in growth of bacteriophage. J. Gen. Physiol., 36 (1952), pp. 39–56
3.那Watson和Crick在DNA研究方面都做了些什么呢?1953年4月25日,英国的《自然》杂志刊登了美国的Watson和英国的Crick在英国剑桥大学合作的研究成果:DNA双螺旋结构的分子模型,这一成果后来被誉为20世纪以来生物学方面最伟大的发现,标志着分子生物学的诞生。
参考文献:Watson and Crick, 1953 J.D. Watson and F.H.C. Crick, A Structure for Deoxyribose Nucleic Acid. Nature, 171 (1953), pp. 737–738.
4.磷一直被我们认为是DNA组成的关键成分,但是去年年底时NASA的科学家Felisa Wolfe Simon宣布他们发现了一种新细菌,这种细菌的DNA与我们现在所知的完全不同,它使用的元素是砷而不是磷。地球上的所有生物都由六种元素:碳、氢、氮、氧、磷、硫组成。从最小的变形虫到最大的鲸,所有生物都有一样的生命之源,我们的DNA组成单位都是相同的。但这种生物不同,而且完全不同。这种细菌是在加利福利亚的莫诺湖中发现的,它由砷组成,人们曾认为这是完全不可能的。这项发现将极大地影响我们对生命本身和在其他与地球并不相似的星球上寻找到生命的可能性的理解。尽管还没有在另外的星球上发现这种生物,但是这项发现确实改变了我们所有的生物学知识。
参考文献:Felisa Wolfe-Simon et al., A Bacterium That Can Grow by Using Arsenic Instead of Phosphorus, Science 3 June 2011: Vol. 332 no. 6034 pp. 1163-1166
5.不要尝试你会完成这样的举动:如果将DNA充分解旋展开,你身体中所有细胞的NDA将可以从你所在的位置,一直绵延到100亿英里之外的冥王星,然后再从那里折返回来到你所在的位置。
6.大部分的DNA并不是像我们想的那样,存在于细胞核那些控制遗传信息的DNA当中,而是存在于控制能量代谢的一种细胞器——线粒体中
7.人类虽然是世界上最复杂和最高等的一种生物,但基因组却不是最大的:重楼百合(Paris japonica)是一种非同寻常的植物,然而,正是这种很难栽培的开花植物,最近震惊了整个科学界,因为科学家发现它拥有世界最大基因组,有1500亿个碱基对,其数量是人类的50倍。 这种生长缓慢的植物原产于日本本州岛山区,但是在英国花园里也能看到它们的身影。英国皇家园林丘园焦佐尔实验室的遗传学家伊利亚•雷特彻博士是获得这一重大发现的科研组成员之一,该科研成果发表在《林奈学会植物学》杂志上。她说:“当我们用仪器观察这种植物,查看它的基因组大小时,发现重楼百合有一些与众不同的地方。我们计算出它的基因组大小后,简直不敢相信这是真的。它的细胞能容纳这么多DNA,让我感到很吃惊。”
参考文献:JAUME PELLICER, MICHAEL F. FAY fls , ILIA J. LEITCH fls, The largest eukaryotic genome of them all? , Botanical Journal of the Linnean Society, Volume 164, Issue 1, pages 10–15, September 2010
8 .目前发现的拥有最小基因组的生物体是被称作Carsonella ruddii的细菌,它的碱基对不超过16万个:木虱科昆虫是像蚜虫一样只吃植物汁的一种微小昆虫,它拥有一种细菌来为自己合成植物汁不存在的必需成分。Carsonella属于蛋白细菌,像其他大多数细胞共生体一样寄生在细胞内。这些细胞共生体的祖先可能是大肠杆菌。和其他的细胞共生体一样,这种蛋白细菌在遗传上具有三个特点:第一,由于几乎丧失了所有的没有编码的DNA片段,因而大大缩短了染色体;第二,在DNA中有大量的核苷酸A和T,相应的其他核苷酸的成分减少了;第三,经历过快速分子进化,也就是说在好几代中提高了DNA变化的速度。这种蛋白细菌在上述第一和第二方面创下了纪录。它的染色体是生活在温水源中的一种名为“骑火球的超级小矮人”的原始细菌的1/3。这个原始细菌寄生在另外一个原始细菌内,而另外一个原始细菌则是共生在蚜虫细胞内的细菌的一种。这两种原核生物染色体的大小在45万—49万碱基对之间。以前,科学家认为它们是最短的染色体。但新发现的蛋白细菌Carsonella只有16万个碱基对,理所当然属于迄今最短的染色体。亚利桑那大学Nakabachi和他的同事们共同把这项研究发表在《科学》杂志上。
参考文献:Atsushi Nakabachi et al., The 160-Kilobase Genome of the Bacterial Endosymbiont Carsonella, Science 13 October 2006: 267.
9.科学家正在研究合成一种DNA片段,用转基因的方法来制造疫苗以对抗艾滋病、流感和丙肝;这种DNA可以诱导机体合成无害的病毒蛋白质,用以驯化自身免疫系统去攻击真正的病毒。
10.用来对抗西尼罗河病毒,黑色素瘤,出血症的DNA疫苗已分别在马,狗和三文鱼身上有效使用。
11.在香港中文大学,胎儿的DNA已可从孕妇的血浆中提取,用来筛查唐氏综合症,产前DNA筛查技术有望取代现有的羊膜腔穿刺手术:几十年前,生物学家们都发现胎儿细胞会通过胎盘进入母体血液循环系统,但由于技术上没能取得突破,至今生物学家们都不能将这些母体外周血中的胎儿细胞分离出来应用于无创性的产前诊断。转机出现在1997年,香港中文大学的Dennis Lo教授率先发现孕妇外周血中存在“漂流”的胎儿DNA。即便是在怀孕初期,母体外周血中胎儿的游离DNA含量也在5%左右。于是研究人员通过抽取孕妇的外周血,分离出血浆,然后从血浆里再提取外周血的DNA片段进行分析研究。外周血的DNA片段较小,基本从1毫升血浆里只能提取到纳克级的DNA片段。光是如何精确的提取出用于研究的足量DNA片段,都让实验室的研发人员苦恼了好几个月。尽管在试验操作过程中需要克服诸多的困难,但至少在非侵入条件下进行产前诊断已成为可能,要知道目前的产前诊断技术都是采用侵入性方式。就目前常用的产前筛查和诊断而言,以唐氏综合症为例,现常用的筛查多数采用血清学联合筛查法。这是一种基于人群的统计方法,根据AFP/hCG在血液中的含量,结合母亲体重、年龄、孕周算出来的风险系数与唐氏综合症只有一定的相关性。唐氏综合征是由21号染色体三体导致的,表达AFP和hCG的基因都不在21号染色体上,因而它们在血液中的含量与21号染色体三体没有直接的关系。而那些侵入性产前诊断对于年龄超过35岁的高龄孕妇以及家族有过遗传病史的孕妇来说,更是一种非常痛苦的体验,因为她们需要通过羊膜腔穿刺或者绒膜绒毛取样等侵入性方式进行最后的确诊。
12.端粒是位于染色体末端的DNA序列,细胞每分裂一次,端粒就会变短一点;当端粒短到一定程度,细胞就会死亡。因此科学家们想尝试通过延长端粒来延长人类的生命。
13 .给小老鼠的好消息:波士顿达纳法伯癌症研究所对小鼠们使用端粒酶(一种可以给端粒增加DNA的酶),以控制其生长。经过酶的活化,小鼠们长出了新脑细胞并且更长寿。
14.给小老鼠的坏消息:大阪大学的科学家们最近培育出一种特别容易发生DNA复制错误的小鼠,用以研究提高变异的发生率和观察新性状的产生。
15.到目前为止,已经产生了诸如短腿小鼠,缺趾小鼠和鸟鸣小鼠。(译者评,斯普特林老师何进出现?拯救日本苦难同胞。)
16.猜猜你的DNA里都有谁的影子?人类的基因中至少有8%源自各种病毒,在灵长类进化的四千万年中,它们的基因编码和我们融合在一起。
17.过去五年多,国际生命条形码计划致力于鉴别50万种基因特征――基因组上的相同部位上的独特的DNA片段。
18.现在,法医专家已经可以通过犯罪现场指纹中留下的痕量DNA存迹来鉴别罪犯。
19.下一个应用领域:食品鉴定。英国微生物学家通过DNA测序来鉴定斯提尔顿蓝纹奶酪中的菌种。他们发现至少有六种菌群,在它们的共同影响下形成了这种奶酪独特的回味无穷的风味。(译者注:“dairy matrix.”是专有名词,有请达人出手相助。)
20.加拿大安大略省基辅大学的科学家们展示了从龙舌兰酒中过滤而提取出的龙舌兰毛虫的DNA,传统上,这种龙舌兰毛虫被在酒瓶中。现在我们知道了,你若要吞下一只毛虫,你不必真的吞下一只毛虫。








