“科学革新并不是一场常识的革新,而是一场无知的革新。科学革新起步的巨大发现便是,发现咱们人类关于最重要的东西其实毫无所知。”以色列作家尤瓦尔·赫拉利在《人类简史》中的这段话,在人类探究生命国际的进程中,表现得酣畅淋漓。
1992年10月1日,提醒人类疾病奥妙的第一张染色体图在伦敦正式宣布。这一效果被认为是遗传学上的一个里程碑。
从发现基因,到基因测序的或许,再到真实解密基因组,基因组的奥妙被运用于医学、生物学、人类学、考古学……百年来,人类每解开一个疑团,却发现了更多的疑团,但这一点点阻挠不了人类对生命本相的不懈寻找。
“问地上的植物,它们会教会你。”《圣经·约伯记》里的这句话奇特地符合了人类发现基因的进程。
1857年至1864年间,捷克布尔诺的圣托马斯修道院中,一位名叫孟德尔的神父循环往复地沉溺在对豌豆的耕种、授粉、开花、采摘与计数的作业中。他执着地将每种杂合体的杂交效果数据制成表格,并且终究发现一切效果都惊人地共同。就在修道院花园中这一小块空场上,孟德尔获得了数量很多且可供剖析运用的数据,这中心还包含2.8万株植物、4万朵鲜花以及近40万颗种子。
1865年,孟德尔在《布尔诺天然科学协会学报》上宣布了论文《植物杂交试验》,运用了两个不同的词来描绘操控豌豆性状的奥妙遗传物质:天分(Anlage)和因子(Elemente)。后者便是今日现已被广泛认知的基因。但这篇划时代的论文并未引起学术界的注重。1884年,孟德尔带着深深的惋惜逝世了。
直到20世纪的第一个春天,三位植物学家:德·弗里斯、科伦斯和冯·切尔迈克用多种不同的植物进行了与孟德尔前期研讨类似的杂交育种试验,并作出了与孟德尔类似的解说,这才证明了孟德尔的遗传规则,确认了它的重大意义。这个戏剧性的事情被历史学家称为“孟德尔的再发现”。
这一事情拓荒了遗传学的新纪元,孟德尔也被公认为现代遗传学的创始人。1909年,丹麦植物学家约翰逊在前者的基础上提炼出了基因(Gene)一词。
1868年,在德国蒂宾根大学作业的瑞士科学家米切尔用显微镜研讨手术纱带中的脓液时,在细胞核中发现了一种他不认识的物质,并将之称为“核素”。 与孟德尔的研讨相同,这一后来被称为脱氧核糖核酸(DNA)的物质在尔后半个世纪内都被忽视,人们认为其在遗传中扮演的人物微乎其微。
直到摩尔根和他的果蝇呈现。从1908年起这位美国生物学家对果蝇进行了“严刑拷打”:运用X光、激光照耀,用不同的温度培育,加糖、加盐、加酸、加碱,乃至掠夺其睡觉。两年后,红眼果蝇群中呈现了一只反常的白眼雄性果蝇。接下来杂乱而有日新月异效果的试验催生了被称为遗传学三大规律之一的“连锁与交换规律”,并确认了基因不是一个“纯理论单位”,而是居住在染色体中的有形物质,并且它们的联系就像摆放在细绳上的串珠。
摩尔根还给出了第一个果蝇染色体连锁图,然后确立了基因作为遗传基本单位的概念。1919年和1926年,摩尔根又相继出书了《遗传学的物质基础》和《基因论》,建立了完好的基因遗传理论体系。他因此而获得了1933年的诺贝尔生理学和医学奖。
尔后,生物学家、物理学家、遗传学家们持续沿着摩尔根的路途行进。1943年,量子理论学家薛定谔在都柏林的一次讲演中,斗胆地尝试用基础理论来描绘基因的分子特点。他设想出一种具有多种化学键的化学物质,可以沿着“染色体丝”的长度扩展。这些化学键的序列组成了暗码本,可以带着很多信息,又可以在细胞内坚持结构严密相连,虽然组成次序简略,但代表品种十分之多。从这时起,为后世所知的双螺旋结构现已在向人类招手。
受其影响,1953年,美国生物学家沃森和英国物理学家克里克在《核酸分子结构:脱氧核糖核酸结构》中指出,双螺旋结构显示出DNA分子在细胞分裂时可以自我仿制。而在同一期《天然》杂志上,别的两名科学家戈斯林与罗莎琳德·富兰克林宣布的论文,也为双螺旋结构供给了有力的晶体学依据。
双螺旋结构模型的提出是遗传学史上划时代的事情,它宣告了分子遗传学的诞生。以此为初步,生物学各分支科学及相关农学、医学也发生了巨大的改变。1962年,沃森、克里克凭借此发现荣获了诺贝尔奖。惋惜的是,富兰克林因罹患卵巢癌已于1958年英年早逝。
富兰克林患病,与试验时触摸很多X光射线有关,也与宗族遗传有关。假如富兰克林活在今日,或许就能经过尽早的基因筛查,预知自己抱病的几率,然后尽早防备和医治。究竟,大千国际的生老病死,都受控于生命的遗传暗码——基因组。
可以说,人类对基因、基因组的研讨和有关技能的运用,现已获得了飞速的展开。
1990年到2003年,美、英、德、法、日、中6个国家一同尽力,用13年时刻、耗资38亿美元,总算完结了一个人的全基因组测序。这一被誉为生命科学范畴“阿波罗登月计划”的项目,之所以如此耗时吃力,是因为人类基因组具有30亿个碱基对。
1992年10月1日,提醒人类疾病奥妙的第一张染色体图在伦敦正式宣布。据英国《天然》杂志报导,染色体由丝状或棒状的遗传物质构成,一张染色图犹如一张地图相同重要,可以使你发现可以导致疾病的有残缺的基因的时刻从5年缩短到几个月。
近年来,基因测序技能展开日新月异,现在只需24小时、500美元就可以完结单人基因组的测序。根据基因组全序列,一个个遗传病致病基因的骤变不断被发现,基因医治在21世纪的第二个10年里取得了杰出效果,地中海贫血、白血病患者获益于基因技能被治好的信息频现报端。
但到目前为止,揭露宣布的被解密的动植物基因组也仅有500余种,即便加上正在展开的科研项目,也缺乏1000种。而地球上估计存在的物种,超越870万种。
本年8月23日,两篇宣布在《天然》杂志的论文宣告:科学家组装了人类Y染色体的第一个完好序列,补齐了人类基因组这部“生命天书”。