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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》里的那只魔戒一样,脱氧核糖核酸(DNA)是所有生物的主要分子细胞.它包含了重要的信息,并被传递给每一代。它协调自身和其他分子(蛋白质)的形成。如果稍作改动,可能会造成严重的后果。如果它被破坏得无法修复,细胞就会死亡。

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在多细胞生物中,细胞DNA的变化产生了物种特征的变化。在很长一段时间里,自然选择对这些变异起作用进化或者改变物种。

DNA证据的存在或缺失犯罪现场可能就是有罪判决和无罪判决的区别。DNA是如此重要,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,以期了解和找到许多遗传疾病的治疗方法。最后,从一个细胞的DNA,我们可以克隆动物,植物,甚至是人类。

但是什么是DNA呢?在哪里可以找到它?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,并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是一种被称为核酸.1868年,瑞士生物学家弗里德里希·梅舍尔(Friedrich Meischer)从绷带上的脓液细胞中分离出DNA,首次发现了核酸。尽管梅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·艾弗里和同事们展示了从一种细菌中提取的DNA,链球菌引起的肺炎,可以使非传染性细菌变得具有传染性。这些结果表明,DNA是细胞中包含信息的分子。1952年,阿尔弗雷德·赫尔希和玛莎·蔡斯证明,要制造新的病毒,DNA的信息作用得到了进一步的支持噬菌体病毒将DNA而不是蛋白质注入宿主细胞(见病毒是如何工作的的更多信息)。

因此,科学家们对DNA的信息作用已经理论化了很长一段时间,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个过程很重要。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。詹姆斯·沃森(James Watson)的著作《双螺旋》(The Double Helix)描述了这个故事,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,沃森和克里克使用了分子建模技术和来自其他研究人员(包括莫里斯·威尔金斯、罗莎琳·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。沃森、克里克和威尔金斯因为发现了DNA的结构而获得了诺贝尔医学奖(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,但他在获奖前去世了)。