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    世界DNA日,致敬双螺旋结构发现70周年

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      来源:潜江市某某贸易销售部  更新时间:2025-07-11 12:49:42  【打印此页】  【关闭】

    世界DNA日,世界双螺致敬双螺旋结构发现70周年

    2023-04-26 09:00 · 生物探索

    今天(4月25日)是致敬世界DNA日,今年恰逢DNA结构发现70周年。旋结现周

    今天(4月25日)是世界双螺世界DNA日,今年恰逢DNA结构发现70周年。致敬1953年4月25日,旋结现周美国年仅25岁的世界双螺博士后James Watson和英国37岁的博士生Francis Crick共同在剑桥大学卡文迪许实验室提出了一种DNA的结构。这篇发表在Nature上的致敬论文虽然仅有一页纸的长度,插图也只有一张,旋结现周却对之后的世界双螺生物学领域带来了巨大的影响。

    开启一个时代

    Watson和Crick所提出的致敬DNA结构,即为现在大家耳熟能详的旋结现周双螺旋结构。在当时,世界双螺结构生物学家Rosalind Franklin和分子生物学家Maurice Wilkins想到通过X光照射DNA结晶,致敬并观察X射线的旋结现周衍射情况来逆推DNA的结构。当Watson和Crick见到Franklin拍摄的DNA“照片”及数学计算后,受到很大的启发,并最终构建出了磷酸、脱氧核糖交替在外形成骨架,碱基在内彼此配对的双螺旋结构。

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    图1 Watson和Crick

    在此之前,人们对于遗传物质究竟是蛋白质还是DNA存在争议。虽然1944年,微生物学家Oswald Avery通过对成分的精准分离,测试出DNA才是具有活性的遗传物质。但直到双链DNA螺旋结构被确立,这一问题才最终定论,并从此改变了生物学的发展道路,使得人们能够在分子水平理解生命遗传的发生和演化,包括遗传信息如何存储、传递,如何指导细胞复制和修复,如何影响个体的生长发育等。

    随后的数十年里,一系列突破性研究成果相继涌现,1958年,中心法则被提出,指出了遗传信息的传递方向;1966年,遗传密码全部破译,确定了碱基是如何编码氨基酸的;1972年,DNA分子在体外重组首次实现,开启了人类对基因的改造之路;1977年,第一代基因测序法Sanger测序诞生,使人类能够真正有机会读懂生命这本“说明书”;1990年,人类基因组计划启动,历时十三年,最终揭开了人体内约2.5万个基因、30亿个碱基对的密码。而现在,科学家们更可以通过CRISPR-Cas等技术准确地删除、插入或修改基因,从而改变生物体的遗传信息。

    与你我息息相关的DNA

    双螺旋结构的确立不仅为遗传学建立了物理基础,也改变着普通人生活的方方面面。例如,在农业中,通过基因编辑,可以开发出更耐病、耐旱、高产的作物和畜禽,改善食品品质,提高食品安全;在医学中,通过基因测序,医生能够更好地了解患者的遗传信息,从而设计个性化的治疗方案,而在某些情况下,医生还可以将正常的基因序列注入患者体内,以代替或修复有缺陷的基因。

    此外,诸如人类种群的溯源,生物多样性的维持,法医鉴定,微生物耐药性监控等领域也离不开对DNA的分析。

    值得一提的是,随着基因测序技术的迭代升级,人们能够真正做到“治未病”。比如可以根据个体的基因变异情况,评估其在某种疾病上的风险,并制定出特定的健康计划使之遵守,或增加筛查的频率。甚至可以在孕育生命之前,对父母或胚胎进行基因测序,阻止罕见先天性疾病遗传给下一代。

    向先驱致敬

    站在基因组学迅猛发展的今天,我们更能看清双螺旋结构发现的意义,因为无数的新技术、新学科都在此基础上诞生。DNA的发现和相对论、量子力学共同被誉为20世纪自然科学领域最为重要的三大成就,而人类基因组计划也和曼哈顿原子弹计划、阿波罗登月计划,并称为20世纪的三大科学工程。值此70周年之际,两位在基因组学领域颇有建树的中科院院士也对此感慨良多。

    贺林院士表示:“(DNA双螺旋结构发现、人类基因组计划完成)对人类和科学界的影响和价值可以说是划时代的。以70年前DNA双螺旋结构的提出为例,它实质性地启动了分子生物学时代,使遗传研究深入到分子层面去‘解码生命’。自此,人们清楚了解了遗传信息的构成和传递途径。在以后的70年里,以分子遗传学为首的各学科如雨后春笋般出现,一个又一个生命的奥秘从分子角度得到了清晰阐明,并且大大推动了DNA重组技术,开拓了生物工程领域的研究和应用。”

    杨焕明院士作为人类基因组计划的参与者,在接受媒体采访时谈起当时的心情:“大约20年前,我拿到人类基因组草图时真的很高兴,因为这是历史性进步,它揭开了人类很多奥秘,是全人类的共同遗产和共同财富。同时,在草图面前,我也更加明白我们对生物的理解是多么肤浅,我们站在前人的肩膀上、站在新的起点上,看到前方有更辽阔的世界、更多的岔路口,生命的奥秘比我们想象的更复杂,但我们摸索到一条路了。”

    DNA双螺旋结构的发现给出了一个答案,但也提出了更多的问题有待后来者解答,我们要做的,不仅仅是对先驱们心怀敬意,更要站在前人的肩膀上,向更高、更远处探索!

    参考资料:

    [1]WATSON JD, CRICK FH. Molecular structure of nucleic acids; a structure for deoxyribose nucleic acid. Nature. 1953 Apr 25;171(4356):737-8. doi: 10.1038/171737a0.

    [2]http://www.news.cn/mrdx/2023-04/25/c_1310713756.htm

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