生命的終極奧義
如果說起雙螺旋，你會想到什么？一段旋轉(zhuǎn)樓梯、一根大麻花……當(dāng)然，我這里想強調(diào)的是，雙螺旋是復(fù)雜生命設(shè)計中最精妙的呈現(xiàn)，即我們DNA的結(jié)構(gòu)。
你的空間想象能力如果足夠好，請腦補一下：把一段鐵軌沿著中線扭一下，就得到了一段雙螺旋。這兩條鐵軌，我們稱之為脫氧核糖-磷酸骨架，而中間的每一條枕木，則是由可配對的兩個堿基（腺嘌呤必須與胸腺嘧啶配對，鳥嘌呤必須與胞嘧啶配對）通過氫鍵連接而成的。不要小看配對這個詞，正是因為這種匹配的專屬特異性，才使得遺傳可以高保真發(fā)生，才使得生命語言得以高效率傳遞。
生命的本質(zhì)是化學(xué)，化學(xué)的本質(zhì)是物理。DNA作為生命的遺傳物質(zhì)，從形成的那一刻開始就呈現(xiàn)雙螺旋結(jié)構(gòu)，無比精巧、無比合理、無比美妙，然而這個地球上的生命是在幾十億年后才知道的。如果說我比別人看得更遠些，那是因為我站在了巨人的肩上。物理大神牛頓講的這句話同樣適用于生命科學(xué)。
1859年，達爾文已經(jīng)知道了物競天擇，但還遠遠不知道其物質(zhì)上的實證；
1865年，孟德爾已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了遺傳變異，但還遠遠不知道其還原論的演繹；
1871年，米歇爾已經(jīng)提純出核酸，但還遠遠不知道這就是遺傳物質(zhì)的本體；
1909年，約翰遜已經(jīng)提出了基因一詞，但它還僅僅是一個高度凝練的概念；
1911年，摩爾根已經(jīng)提出了染色體遺傳理論，但還不知道遺傳物質(zhì)是核酸還是蛋白質(zhì)；
1944年，薛定諤已開始從物理的角度思考生命是什么，并嘗試從核酸中找到第五種力；
1944年，埃弗里通過肺炎雙球菌實驗確證了DNA是遺傳物質(zhì)，但還不知道其分子基礎(chǔ)；
1952年，鮑林已經(jīng)搶先提出了DNA三螺旋結(jié)構(gòu)，然而發(fā)表后被證明錯誤；
……
這一眾巨人們的肩膀，都為1953年4月2日關(guān)于雙螺旋結(jié)構(gòu)的偉大發(fā)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。
某些特殊的時間節(jié)點，使人們對世界的認知產(chǎn)生了質(zhì)的變化。1953年4月1日，當(dāng)時人類還不知道DNA的結(jié)構(gòu)，但到了第二天，當(dāng)世界頂級學(xué)術(shù)刊物《自然》接收由詹姆斯·D.沃森（也即本書作者）、弗朗西斯·克里克以及莫里斯·威爾金斯聯(lián)合署名，題為DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的科研論文投稿后，人類的認知則將被改變。值得一提的是，這篇文章從投稿、審閱到出版僅僅用了23天，這個創(chuàng)紀錄的效率，從另一個角度證明了這件事情的偉大意義。（必須一提的是，這個發(fā)現(xiàn)還必須感謝一位卓越的女性科學(xué)家羅莎琳德·富蘭克林，正是她關(guān)于雙螺旋的51號照片一張史上最清晰的DNAX射線衍射照片才啟發(fā)上面幾位諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎的獲得者得出了正確結(jié)論，而她本人則因卵巢癌英年早逝，無緣諾獎……）那一刻之后的70年，圍繞著DNA基本結(jié)構(gòu)，全世界眾多最聰明的腦子逐步向生命科學(xué)領(lǐng)域匯集，而生命世紀的大幕也徐徐拉開。
1958年，弗朗西斯·克里克提出了中心法則，從而理順了從DNA到RNA再到蛋白質(zhì)的關(guān)系；
1970年，吳瑞發(fā)明了引物延伸并將其應(yīng)用于DNA測序，啟發(fā)了桑格后續(xù)研發(fā)出測序技術(shù)；
1975年，桑格發(fā)明了第一個被廣泛應(yīng)用的DNA測序方法雙脫氧終止法，人類基因組解密在技術(shù)上有了堅實的依托；
1983年，穆利斯發(fā)明了聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR），使得微量DNA可被大量擴增，使如今耳熟能詳?shù)暮怂釞z測成為可能；
1985年，美國ABI公司發(fā)明了第一臺DNA自動測序儀Prism310，從而為大規(guī)�；驕y序做好了工程化的準(zhǔn)備；
1990年，人類基因組計劃（HGP）啟動，并于2003年完成，美、英、日、德、法、中六國參與，花費38億美元，華大基因代表中國完成其中1%的測序任務(wù)；
2005年，高通量測序技術(shù)橫空出世，測序通量指數(shù)級增加、成本指數(shù)級下降，使得人人基因組得到測序成為可能；
2015年，中國第一臺測序儀BGISEQ-500由華大集團研制成功，自此中國測序技術(shù)逐步領(lǐng)先世界；
2022年，華大研究院的時空組學(xué)技術(shù)首次實現(xiàn)了細胞內(nèi)DNA的空間定位，這一超高分辨率的成像技術(shù)使得人們對DNA的工作狀態(tài)一覽無余；
……
每覽昔人興感之由，若合一契，未嘗不臨文嗟悼，不能喻之于懷。關(guān)于DNA研究的故事實在太多，原諒本人才疏學(xué)淺且筆墨有限，不能一一鋪敘。而圍繞DNA的科學(xué)發(fā)現(xiàn)、技術(shù)發(fā)明、產(chǎn)業(yè)發(fā)展也正如其結(jié)構(gòu)一般螺旋式上升，不斷地為人類的生命科學(xué)和生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)貢獻力量。種種精彩，尚請翻看本書，必然開卷有益�？梢源_定的是，這些故事還在繼續(xù)，而且會越來越精彩！
請允許我用這篇發(fā)表于1953年4月25日的偉大而精悍的論文中最美妙的一句話結(jié)束此篇：It has not escaped our notice that the speci?c pairing wehave postulated immediately suggests a possible copying mechanism for the geneticmaterial.（我們已注意到，我們所提出的特殊配對模式，提供了一種可能的遺傳物質(zhì)的復(fù)制機制。）
這就是雙螺旋之于生命的終極奧義。
是為序。
[中文版序]
致中國讀者的一封信
親愛的中國讀者：
獲悉《雙螺旋（插圖注釋本）》即將在中國出版，我十分欣喜。這本書主要講述了60多年前我和弗朗西斯·克里克發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的故事。我希望中國讀者在閱讀本書的過程中，可以體會到當(dāng)時我和克里克曾經(jīng)感受過的那份快樂和興奮，當(dāng)然，也包括那份沮喪。
人類基因組計劃的成功是繼DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)之后的又一重大成就。破譯人類的全部遺傳密碼，可謂是號稱本星球上最智慧生物的人類在文明史上第一次深刻而又精準(zhǔn)地理解了生命的本質(zhì)。如果把生命比作長城，發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)就相當(dāng)于深入理解了構(gòu)筑起生命奇跡的磚石，而人類基因組計劃則相當(dāng)于清點了長城上的每一塊磚石。然而，我們并未止步于此。
最重要的是，我們必須解決一些更有趣的問題。例如：生命的整體結(jié)構(gòu)到底是什么樣的？生命如何得以運行？生命的磚石如何構(gòu)建起了生命的長城？我認為，這些問題的答案不僅會對科學(xué)界產(chǎn)生重要影響，對于整個人類而言也意義非凡。在解決這些問題之后，未來可能會遠遠超出我們的想象：癌癥將不再是令人聞之色變的絕癥；人與人之間的差異將被更好地理解和尊重；而那些頤養(yǎng)天年的長壽者也將不再罕見。
人類基因組計劃的成功是各國科學(xué)家通力合作的結(jié)果，其中也包括了中國科學(xué)家的傾力協(xié)作。與人類基因組計劃一樣，后基因組學(xué)時代的研究也需要展開更為廣泛的國際合作和更為長期的艱辛探索。而中國近年來涌現(xiàn)出的杰出人才、強大的經(jīng)濟實力和燦爛的文化遺產(chǎn)都使我相信，你們一定能夠在這項挑戰(zhàn)中發(fā)揮出更重要的作用！
書單推薦
