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DNA是如何工作的

由:克雷格•Freudenrich博士。

色彩斑斓的DNA螺旋Stanislaw Pytel / Getty Images

就像托尔金的《指环王》里的那枚魔戒一样,脱氧核糖核酸(DNA)是所有细胞.它包含了传递给每一代的重要信息。它协调自身和其他分子(蛋白质)的形成。如果稍加改变,可能会造成严重的后果。如果它被破坏到无法修复,细胞就会死亡。

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在多细胞生物中,细胞DNA的变化会导致物种特征的变化。经过很长一段时间,自然选择作用于这些变异进化或者改变物种。

DNA证据的存在与否犯罪现场可能决定有罪判决还是无罪判决。DNA是如此的重要,以至于美国政府花费了大量的资金来解开人类基因组中的DNA序列,希望能够理解和找到许多遗传疾病的治疗方法。最后,从一个细胞的DNA中,我们可以克隆一种动物,一种植物,甚至可能是一个人。

但什么是DNA?它在哪里被发现?是什么让它如此特别?它是如何工作的?在这篇文章中,我们将深入研究DNA的结构,解释它是如何形成自己的,以及它是如何决定你的所有特征的。首先,让我们看看DNA是如何被发现的。

DNA是一类叫做核酸.核酸最初是在1868年由瑞士生物学家弗里德里希·迈斯切尔发现的,他从绷带上的脓细胞中分离出DNA。尽管迈舍尔怀疑核酸可能含有遗传信息,但他无法证实这一点。

1943年,洛克菲勒大学的奥斯瓦尔德·艾弗里和他的同事们发现,从一种细菌中提取的DNA,链球菌引起的肺炎,会使非传染性细菌变得具有传染性。这些结果表明,DNA是细胞中含有信息的分子。DNA的信息作用在1952年得到了进一步的支持,当时阿尔弗雷德·赫尔希和玛莎·蔡斯证明,要制造新病毒,一个噬菌体病毒向宿主细胞注入DNA,而不是蛋白质病毒是如何工作的的更多信息)。

因此,科学家们很长一段时间以来都在理论化DNA的信息作用,但没有人知道这些信息是如何编码和传输的。许多科学家猜测,分子的结构对这一过程很重要。1953年,詹姆斯·d·沃森和弗朗西斯·克里克在剑桥大学发现了DNA的结构。这个故事在詹姆斯·沃森(James Watson)的《双螺旋》(The Double Helix)一书中有所描述,并在电影《双螺旋赛跑》(The Race for The Double Helix)中被搬上了银幕。基本上,沃森和克里克利用分子建模技术和来自其他研究者(包括莫里斯·威尔金斯、罗莎琳德·富兰克林、欧文·查加夫和莱纳斯·鲍林)的数据来解决DNA的结构问题。沃森、克里克和威尔金斯因发现DNA结构而获得诺贝尔医学奖(富兰克林是威尔金斯的合作者,他为沃森和克里克提供了揭示DNA结构的关键数据,但他在诺贝尔医学奖颁发前就去世了)。

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