眾所周知,dNA是一種遺傳物質。它由四種較為簡單的脫氧核糖核苷酸分子組成,每個分子上都攜帶著名為鹼基的標籤,所以我們就乾脆用這四種標籤來指代這四種分子,分別為腺嘌呤A、鳥嘌呤G、胞嘧啶c、胸腺嘧啶t。
這四種核苷酸分子首尾相連形成了超長鏈條,就像一個個金屬圈巢狀形成的長鐵鏈,使得dNA分子呈現出細長的纖維形態。
dNA根據鹼基互補原則,由兩條單鏈螺旋纏繞組成。由於鹼基之間的氫鍵具有固定的數目和dNA兩條鏈之間的距離保持不變,使得鹼基配對必須遵循一定的規律:A一定與t配對,G一定與c配對。這就是鹼基互補原則。
這些緊密排列的鹼基,用極其晦澀難懂的語言記錄著生命的藍圖。在每一次生命的繁衍過程中,兩條dNA長鏈都會解離螺旋構型各自為營,遺傳資訊就是這樣代代相傳、永不湮滅的。
這些由氫、氧、碳、氮、磷等最簡單的元素組成的平淡無奇的化學物質,在億萬年間,始終流淌的地球生命河道里。它們就像世代珍藏的族譜,將先輩們的特徵和記憶代代流傳,成就了子子孫孫與生俱來的驕傲和榮光。
早在百年前,孟德爾、埃弗裡、赫爾希-蔡斯等偉大的科學家們,就已經證明了dNA是遺傳物質,是生命繁衍生息的關鍵。但人類作為一種高階生命,對dNA的探索,並不會止步於此。
70年前,弗朗西斯·克里克提出了遺傳物質決定生物性狀的過程——中心法則。
“中心法則”的核心內容是:dNA透過轉錄和翻譯兩個步驟來指導蛋白質的生產,進而決定了我們長得多高、單眼皮還是雙眼皮、擅長音樂還是運動。
其中,轉錄指依據dNA雙鏈中的一條鏈,依據鹼基互補配對原則,生產出信使RNA。而翻譯指將信使RNA中的鹼基排列解碼,每三個鹼基對應一個氨基酸。多個氨基酸脫水縮合形成肽鏈,肽鏈又摺疊成為蛋白質。
於是,形形色色的dNA便決定了形形色色的物種和形形色色的人。作為世界上最複雜的生命,人類繁衍進化了幾十億年。
而這些由10的23次個原子組成、以奈米為空間尺度、以微米為空間尺度在三維時空中運動和發展的物體的全部秘密,都線性地儲藏在區區30億個鹼基對組成dNA中。
可以說,dNA是世界上資訊密度最高的物質。在不到1微克的重量中,濃縮了一個生命的過去、現在和將來。
對於渴望理解生命奧義的的我們而言,dNA就像建築師的藍圖,提供瞭解析和探索生命的指南。
在過去的幾十年間,遺傳學手段幫助我們理解了許多人類基因的功能。當我們發現某個疾病患者體記憶體在某個基因的功能缺失,便自然而然地將這個基因與他的疾病聯絡在一起。比如白化病、血友病,甚至更為複雜的某些癌症和代謝疾病,都可以用如此簡單的手段加以研究。
緊接著,我們馬上也可以想象,如果有一天我們能夠改造基因,就能消滅某些頑疾,甚至是增強某些機能。
於是我們真的這麼做了。
在過去的50年間,多種基因編輯相繼誕生,讓我們真正成為了生命的設計師,能夠修改生命的藍圖,從而治癒某些疾病。
首先,要從cRISpR技術說起,因為這一個,最為有趣,也最為傳奇。
早年間,一些科學家在研究大腸桿菌的時候,偶然間發現它的基因組dNA上有一些看起來怪里怪氣的重複結構:有一段29鹼基的序列反覆出現了5次,兩兩之間都被32個鹼基形成的看起來雜亂無章的序列隔開了。
大家都知道,dNA作為遺傳物質,它的功能就是透過“中心法則”生產蛋白質。要麼直接生產,要麼輔助