人类对生命奥秘的追逐经历了漫长的时间。翻开一本基础的生物教科书，大家看恶意在上面轻松地找到各种关于DNA这种尖端学科范畴的描述。但教科书总不会是天上掉下来的，DNA这种看不见摸不着的东西，科学家们是怎么样将它研究到今天的水平的呢？

故事要从19世纪一个不务正业、爱好种豌豆的神父说起。1856年～1863年，奥地利的一个神父在院子后面勤勤恳恳地种了8年的豌豆，这就是大名鼎鼎的豌豆实验。这位神父——大家一般称他为生物学家的孟德尔（Gregor Mendel）被誉为遗传学的奠基人、现代遗传之父。

孟德尔的画像（网络图）

种豌豆和遗传学有什么关系呢？孟德尔挑选了22个品种的豌豆，利用研究豌豆高茎或矮茎、圆粒或皱粒、白皮或灰皮的性状，通过数学计算发现了孟德尔第一、第二遗传定律。

第一定律即“分离定律”，它认为生物体内存在着控制性状的“遗传因子”，这些遗传因子成对存在，不相融合；在生物体形成配子时，成对的遗传因子会发生分离，分离后的遗传因子便进入了不同的配子中，随之传给后代；第二定律被称为“自由组合定律”，来自亲本上一代的两个配子在结合时，遗传因子会随机排列组合，互不干扰。这是现代遗传学的理论基础，为后代的所有研究奠定了基础。

孟德尔遗传定律的示意图（网络图）

孟德尔非常清楚自己的发现具有划时代的意义，但他还是慎重地重复了多年，以期望令结果更加完善。1865年，孟德尔在布鲁恩科学协会的会议厅将自己的研究结果分成两次宣读了。但时长一个小时的报告就让听众们如坠入云雾之中。尽管与会者大多数是布鲁恩科学协会的成员，其中既有化学家也有生物学家，然而孟德尔的理论对他们来说还是太超前了，他们压根就跟不上孟德尔推理的速度。孟德尔从豌豆那里得到的秘密，就这样被埋没了35年。

1900年，来自三个国家的三位学者同时重新发现了孟德尔几十年前早已发现的遗传定律。从此，遗传学进入了孟德尔时代。1902年初，年仅25岁的美国学者沃尔特·萨顿（Walter Sutton）在孟德尔遗传定律的基础上，在显微镜的帮助下观察到了蝗虫细胞核内的染色体，发现这些染色体在细胞有丝分裂和生殖细胞融合时的行为正巧吻合孟德尔在两大遗传定律中队遗传因子的描述。也就是说，人们在20世纪初发现了染色体便是遗传的基本物质。

细胞中成对的染色体（网络图）

人类的求知欲是无穷的。染色体是由蛋白质和DNA组成的，那么这两种物质，谁才是真正的遗传物质呢？

科学界很快就划分为了两个学派，两方各执一词，理由都非常充分，但是谁也说不服谁。在科学的争议问题上，唯有实验是最好的裁判。

25年过去了，1928年，英国微生物学家弗雷德里克·格里菲斯（Frederick Griffith）利用两种不同的肺炎双球菌（分别为无毒的R型和有毒的S型），在小白鼠身上做了侵染实验。实验显示，如果将被灭活的S型肺炎双球菌与活的R型菌混合在一起，它们也能杀死小白鼠，这说明，死亡的S型菌体内含有能够使R型菌转变为有毒菌的物质，格里菲斯称之为“转化因子”。1944年，美国科学家埃弗雷（Oswald Avery）等人在格里菲斯工作的基础上，对转化因子的本质进行了细致的研究，做了一个新的“体外转化实验”。他们从S型菌里提取了DNA、RNA、蛋白质、多糖脂类等物质，分别与活的R型菌混合，结果只有混有S型菌DNA的R型菌杀死了小白鼠。这说明DNA就是“转化因子”，即遗传物质。不过由于埃弗雷提取的DNA不够纯净，其中混有少量难以去除的蛋白质，所以这个结论未能说服科学界。

遗传物质到底是什么？在蛋白质与DNA两派支持者连年不休的论战之后，1952年，赫尔希（Hershey）和蔡斯（Chase）的噬菌体侵染细菌实验终于一锤定音，给出了肯定的答案：在这个实验中，他们用同位素的32P和35S分别标记DNA和蛋白质，最终发现新生的噬菌体里含有大量的32P，这说明DNA才是真正的遗传物质，蛋白质只不过是DNA的表达结果。

噬菌体侵染细菌实验的结果照片（网络图）

现在，人们终于能够确认，孟德尔遗传定律中决定所有生物性状的遗传物质就是DNA。如果能够分析出DNA的结构，那人类对遗传学的了解就势必会更进一步。

可是正如前文所说的，DNA看不见摸不着，要怎么样才能知道它的结构呢？

1953年，只有23岁的美国人年轻人詹姆斯·沃森（James Watson）和35岁的弗兰西斯·克里克（Francis Crick）得到了英国的女科学家罗莎琳德·富兰克林（Rosalind Franklin）用X射线晶体衍射技术拍摄的DNA照片，在这张照片的基础上，他们结合查伽夫的碱基配对数量结果，又在富兰克林的帮助下设计出了DNA的双螺旋模型。在这个模型里，DNA双螺旋的碱基位于双螺旋内侧，磷酸和糖基在外侧，通过磷酸二酯键相连，构成核酸的骨架。碱基平面与假想的中心轴垂直，糖环平面则与轴平行，两条链皆为右手螺旋。

双螺旋DNA的结构（网络图）

1953年4月25日，沃森和克里克不足千字的文章出现在最顶级的《自然》杂志上，题目是《核酸的分子结构——脱氧核糖核酸的一个结构模型》，向世界报告了这个足以改变历史的发现。这篇论文是科学史上一座永久的丰碑，人类这才第一次触及了我们赖以存在的基因、窥探到了伟大生命的一点秘密。文章在全世界范围内造成了轰动，远在美国的《纽约时报》很快就对这两个年轻人进行了跟踪报道，并以“创造一次科学革命”为题。1962年，沃森、克里克因DNA结构的研究而获得了诺贝尔奖。

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