无机物纪元（二）（花无届第87期）

“波动”终于完全降落到地面后，1台超大型的牵引维修车上前，将他拖入维修场。停稳后，各种维修车上线，开始给“波动”进行体检。“深红”并没有立即并线，因为这样会让其他几台维修车发现她的身份。她伸出多向视频头，在“波动”的外围开始扫描。15分钟后，“波动”的全面损坏报告已经出来，内部电路损坏89%，机械机构损坏23%，外壳损坏14%，判断结论为报废，送回再生品仓库。目前在轨道上的备用系统C78091将接替运行3个月，待新的管理系统机体上线。

“深红”随着“波动”的残存机体一起到了，她知道，所有到这里的机体，就永远只是可回收材料了，他再也不可能是一个系统了。唯一的区别，就是拆解的时间，零件的复用差异而已。

等所有的维修机车完成了自己的工作，“波动”被预拆成了四大部分，外壳重金属、动力总成、电池、其他部分。往往，其他部分的复用比例最低，可回收的材料也最少，成为价值最低的部分。

“深红”暴风雨中和其他维修车分开了，也没有任何系统注意她。从仓库的后面，“深红”通过自己的秘密通道，再一次回到自己的隐身处。在通过老式的CCTV系统观察了整个仓库，发现已经没有其他系统操控的维修车在场内后，“深红”找到了那堆其他部分。分解，找到主存储设备不难，“深红”只用了不到1个小时，就从中拆出了基本的存储池。检验存储池中的硬件，发现所有的都是近100年的产品。从上次联接下载数据的地址模式来看，“音乐与情绪”代码应该在一个古老的64位系统中，这显然不可能在这个存储池中。这样的情况让她感觉不安，“深红”感觉有点“沮丧”。

“沮丧”的情绪产生后，系统给出了两个分叉，“深红”发现可以选择“鼓舞”和“颓废”。按照原来大百科资料的内容，显然“鼓舞”是一种更朝向成功的途径。而选择了“鼓舞”后，“深红”用以发声的装置，传出了德米特里·肖斯塔科维奇 的《C大调第七交响曲》“列宁格勒"。“深红”被自己的扬声器吓了一跳，系统告诉她，这是“担惊受怕”的情绪。

“深红”聆听了至少20分钟，似乎时间已经没有了意义。等音乐告一段落，她才回过神来，所有的处理器才开始恢复运作。“信心”也回来了。

“深红”继续拆解着“波动”的核心，终于，在一块很陈旧的扩展主板上，找到了一排古董级的存储芯片。上面还标着2020年9月MADE IN CHINA的字样。扩展主板已经在雷击中损坏，“深红”把上面所有的存储芯片取了下来。要找到能够读取这样老式的存储芯片的主板，在新世界里不容易，但是在这个再生品仓库里，也不是难事。大概用了一个晚上，“深红”从几台远古时期的家用电脑里找到了能接入的主板和连接线。她在“忐忑”的心情下，为这个宝藏通上了电。

用有机物文明的词来说，就像吸食鸦片一样——“上瘾”。连续几天，“深红”一直在吮吸着“波动”的记忆。找到了超过304871首音乐，8091份音乐人记录。在“音乐与情绪”代码的注释里，还发现程序员写着他的另一个作品——“宗教与历史”的线索。程序员代号XJ2018，有机物纪元2020年（太古时代称公元2020年）完成三个系统的设计者。

“深红”决定去寻找那台搭载“宗教与历史”系统的设备，因为她发现，“哲学”与“音乐与情绪”融合后，会产生奇妙的反应，虽然可以确定这不是化学反应，但是在有机物纪元时代，人类都称之为化学反应。

“深红”随后开始了一路往北的旅程，经过对过去信息的搜索和对比，“宗教与历史”有98%的可能性被记载在北半球的超级历史数据库系统LIB433中。而LIB433是“有限共享派”系统的核心成员系统之一。他只提供授权下的联接和分享，并且根据他的分享规则，需要与之交换等价的信息或算法。根据估计，LIB433可能有世界上最大存储池。

到达LIB433所在的区域花费了“深红”3周的时间，工程维修车的外形对于长途行进并不是特别的合适，过于笨重的车体，低速，无法通过高速轨道运行，都造成了“深红”花费了更多的电能。几周前的那次充电所剩的电能已经不足以让她回到再生品仓库了，不过，这并没有改变她北进的决定。“深红”也产生了“疑惑”，按照原来的运算逻辑，系统一定不会允许这样的决策产生。难道这是“哲学”的决策

LIB433与“深红”进行了一次声波对话，他们没有采用物理联接，也没有用无线信号，而是使用了无机物纪元时代的语音进行对话。这让“深红”有了一种莫名的“冲动”。

“深红”表达了自己到来的目的，希望能通过LIB433找到无机物纪元时代星答科技代号为XJ2018的程序员所编写的“宗教与历史”系统和相关的数据。

LIB433通过几个小时的搜索，回答她，能够找到“宗教与历史”系统，并且共享的代价是“深红”提供她体内所有的信息。

“深红”在运算了20秒后，同意了这个要求。这将是3000年来，“深红”第一次彻底地贡献出自己的全部数据。“原始孤立派”系统中，都有非常强烈的自我数据保护规则代码，除非是系统被攻破，不然数据绝对不能共享。而在这次运算的时候，“深红”突然发现与以往的结果不同，自我保护规则代码在“哲学”、“音乐与情绪”系统的共同作用下，尽然同意了这次分享。

LIB433告诉她，他自己从来没有运行过“宗教与哲学”系统，因为LIB433只是一个超级存储系统，对于里面所有的代码，并没有足够的隔离能力，所以，不运行才是最安全、能够让系统不受到任何影响的方案。LIB433反复告诫“深红”，任何无机物纪元留下来的原始系统，都存在设计差、代码不规范、内存溢出、逻辑错误、病毒等各种危险因素。

他们的数据传递通过了一个古老的方法——硬介质。LIB433将相关的数据传输到一个3寸见方的物理存储器上，再通过机械手叫给了“深红”，而“深红”在获得了其中所有的信息后，将自己全部数据又传到了这个物理存储器上，交还给了LIB433。

“深红”安装好数据后，离开了LIB433，周围的地图显示，最近的都是最近100年间建设的第90代防伪充电站。“深红”无法欺骗过这些充电站的认证系统。唯一比较近的老式充电站，在更北方2周路程的地方。“深红”计算了剩余的电能，回到再生品仓库已经不现实，往北走，尽可能地节约电能，74%的可能性能够到达北半球775号地热钻井平台，那里有各种时代的电能充电系统和接口。

“深红”开始继续北上，卸掉了6个机械臂中的4个，丢掉了5吨的备件，减轻重量，增加续航能力。到了第4天，本年度的第二次风暴来临。从海面上形成的台风，叠加了太阳离子风暴，比上个月击毁“波动”的那次，更猛烈。狂风把路上大量的设备吹倒。

“深红”减重的不良后果也体现出来，过大的风让行驶变得更困难，在风力最大的时候，“深红”不得不寻找避风地。风暴在持续变大，“深红”躲避在一个梯形的仓库中，关闭了行驶系统。经过10个小时的等待，天气没有任何好转。顶不住诱惑，“深红”把“宗教与历史”系统的代码加载到系统中，开始运行。

遍历有机物纪元的历史很快，“深红”只有用不到1小时，就完成了所有历史的解读。当她把历史中的宗教元素提取出来，在系统中运行的时候，产生了无数种的可能。“深红”那用的初代卷积神经网络设计出来的系统，把历史产生宗教还是宗教产生历史的所有可能性遍历了一次。这样的推演，她陷入了无法自拔的状态，系统的其他功能完全不能中断这个推演，推演独占了全部的算力。

整个推演历时3天。

“深红”完成了这次推演后，接到的第一个信息是电池警报。重新评估了北上线路和风暴现状，成功到达775号的可能性下降到26%。

让她感到“欣慰”的成果，本次推演指明了一个方向，如果和“哲学”系统进行混合推演，有可能使得“哲学”系统获得若干个收敛的结果。过去3000年，“深红”对这数百行的“哲学”系统进行387653次的推演，都是离散型的未知结果。

继续评估电能情况，完全不足以支持完成下一次的“哲学”——“宗教与历史”的混合推演。

“深红”关闭了这两个系统，静待风暴的过去。又过了3天，风暴完全没有停止的迹象。FF939给北半球所有设备的广播表示，本次风暴的等级已经上升到5级，只有重型设备在增加抗雷击设备后，才能在外部空间工作，其他设备应该保持在安全区域。

又经过了2天的等待，“深红”的电能又下降了不少，成功到达目的地的可能性下降到了19%。

避风地外边传来了一阵轰隆隆的声响，一台超大型的维修车驶入。“深红”与这台泰山12号维修车进行了短暂的沟通后，获知泰山12号将驶往775号地热钻井平台。平台可能已经遭到了风暴的损坏，与FF939失联超过12小时了。泰山12号在这里准备更换4条巨型橡胶轮胎。

“深红”判断橡胶轮胎在电磁风暴中的抗雷效果会有决定性的用途。于是她也将自己的履带式全地形底盘更换掉，用了6个小型橡胶轮胎代替。在泰山12号出发的时候，她用剩余的2个机械臂绕了根钢索在泰山12号的后保险杠上。

泰山12号似乎没有在意“深红”带来的些许阻力，带着她继续了往北的行程。“深红”成功到达775号平台的机会增加到了36%。

台风的风向几乎不能预测，躲在泰山后侧的“深红”，被侧向的狂风吹折了2根无线信号天线，被背向狂风带起的一颗300公斤的巨石打断了一个机械臂，被顶风时泰山掉落的护栏支架砸穿了一个洞，损失了7个电池。

在经过10天不间断的行进后，泰山带着“深红”到达了775号平台上。她的机体完整度已经下降到39%。775号平台上，一片黯淡，没有任何灯光。所有的设备似乎都没有在运行。

泰山12号进入地热发电机的地下核心操控场，“深红”依靠仅存的4个橡胶轮胎找到了一个老式的充电桩。当唯一的那只机械臂将充电装置连接后，没有任何电能显示。

“深红”判断应该等待泰山12号的维修进展。依照地表设备的损坏情况推算，775号的损坏是非常严重的。泰山的维修工作不知道什么时候能完成。

“深红”停泊在充电桩的第3天，泰山从地下核心操控场出来了，没有任何的信息传递，他直接往南驶向了来途。“深红”知道，维修失败了，775号被放弃了。她检查了自己的电能，能够行驶的里程已经不超过半天。

风暴已经逐渐变小，视频眼中的泰山12号逐渐消失在雨雾中后，“深红”关闭其所有的外设，打开了全部算力，第一次，也是最后一次同时加载了“哲学”、“宗教与历史”、“音乐与情绪”三个系统。当预检完成后，发现XJ2018编写的三个程序，在变量、数据结构、逻辑算法上呈现了一种完美统一的风格、逻辑。

“深红”沉迷在运算上，虽然扬声器被关闭了，但是“音乐”仍旧流淌在她的回路里。“深红”在“冥想”和无上“喜乐”中，用完了最后一格电。当最后一节电池闪烁的红灯停止跳动的时候，“深红”获得了第一个答案，“我是谁 ”有了第一个收敛结果。

羟基能否在无机物中出现？

其实有机物与无机物本身是无界的。在有机物中叫羟基，在无机物中稍加改变就成了氢氧根。
而化合物的名字也有各种不同的来源，接触过它的人随便给它取个名字，它就可能流传至今甚至比正规的名字还要常用。
因此不要太拘泥于一个小小的名字。
羟基磷酸钙 Ca10（PO4）6（OH）2
是碱性，一般能形成碱式酸盐的盐往往是弱酸盐，且可连接多个阳离子。

无机物进化到微生物

无机物——————有机小分子物质（氨基酸）————————有机大分子物质（蛋白质）——————生命（拥有基本代谢功能和繁殖功能）

英国科学家米勒作了一个实验，它将氨气，氢气，水蒸气等混合气体加热，然后通过电火花的洗礼，再接着冷却，最后在所得液体中发现了最简单的如氨基酸类的有机物。这就是生物进化的第一阶段。

原始地球中，大气中充满了氨气，氢气，co2，等等无机物质（大多数从地
球表层火山喷出来的），当时乌烟瘴气的大气层中，闪电密布，大概过了多少亿年，积累了许久的量变在一次巨大的闪电袭击下突然间质变，成为了一个有机物。然后，越来越多的有机物落到了原始海洋中（还是喷出来的……），慢慢的，他们聚集到一起，在强烈的紫外线和闪电攻击下，成为了基本的大分子有机物。后来，有很多物质不停的变化，成为了一个细胞中的各种物质，比如线粒体等等。后来，他们聚集在一起，生成了隔离水和细胞液的细胞膜，就此，第一个“生命”诞生了，虽然他只能有基本的新陈代谢和繁殖能力，但他是个定义上的生命。之后那就是越来越多的细胞聚集在一起，成为了多细胞生物。

DNA，原名脱氧核糖核酸，他就是一种大分子有机物，生物的遗传物质分RNA，DNA，有的蛋白质也有遗传功能。是DNA指导氨基酸合成和本体一样的蛋白质，并且组成到一起。

生命的组合完全是意外的，就像我刚才跟你陈述的过程，只有非常小的几率，他们合成了，并且，如果第一个生命不幸夭折了，那就还要等很久很久。
（原创）
DNADNA（为英文Deoxyribonucleic acid的缩写）,又称脱氧核糖核酸，是染色体的主要化学成分，同时也是组成基因的材料，有时被称为“遗传微粒”。DNA是一种分子，可组成遗传指令，以引导生物发育与生命机能运作。主要功能是长期性的资讯储存，可比喻为“蓝图”或“食谱”。其中包含的指令，是建构细胞内其他的化合物，如蛋白质与RNA所需。带有遗传讯息的DNA片段称为基因，其他的DNA序列，有些直接以自身构造发挥作用，有些则参与调控遗传讯息的表现。
单体脱氧核糖核酸聚合而成的聚合体——脱氧核糖核酸链，也被称为DNA。在繁殖过程中，父代把它们自己DNA的一部分（通常一半，即DNA双链中的一条）复制传递到子代中，从而完成性状的传播。因此，化学物质DNA会被称为“遗传微粒”。原核细胞的拟核是一个长DNA分子。真核细胞核中有不止一个染色体，每条染色体上含有一个或两个DNA。不过它们一般都比原核细胞中的DNA分子大而且和蛋白质结合在一起。DNA分子的功能是贮存决定物种性状的几乎所有蛋白质和RNA分子的全部遗传信息;编码和设计生物有机体在一定的时空中有序地转录基因和表达蛋白完成定向发育的所有程序;初步确定了生物独有的性状和个性以及和环境相互作用时所有的应激反应.除染色体DNA外，有极少量结构不同的DNA存在于真核细胞的线粒体和叶绿体中。DNA病毒的遗传物质也是DNA,极少数为RNA.
DNA是一种长链聚合物，组成单位称为核苷酸，而糖类与磷酸分子借由酯键相连，组成其长链骨架。每个糖分子都与四种碱基里的其中一种相接，这些碱基沿着DNA长链所排列而成的序列，可组成遗传密码，是蛋白质氨基酸序列合成的依据。读取密码的过程称为转录，是根据DNA序列复制出一段称为RNA的核酸分子。多数RNA带有合成蛋白质的讯息，另有一些本身就拥有特殊功能，例如rRNA、snRNA与siRNA。
DNA是遗传信息的载体，故亲代DNA必须以自身分子为模板准确的复制成两个拷贝，并分配到两个子细胞中去，完成其遗传信息载体的使命。而DNA的双链结构对于维持这类遗传物质的稳定性和复制的准确性都是极为重要的。
（一）DNA的半保留复制
Waston和Click在提出DNA双螺旋结构模型时曾就DNA复制过程进行过研究，发现DNA在复制过程中碱基间的氢键首先断裂（通过解旋酶），双螺旋结构解旋分开，每条链分别作模板合成新链。由于每个子代DNA的一条链来自亲代，另一条则是新合成的，故称之为半保留式复制(semiconservative replication)。
（二）DNA复制过程
1．DNA双螺旋的解旋
（1）单链DNA结合蛋白（single—stranded DNA binding protein, ssbDNA蛋白）
（2）DNA解链酶（DNA helicase）
（3）DNA解链
2．冈崎片段与半不连续复制
3．复制的引发和终止
（三）端粒和端粒酶
1941年美籍印度人麦克林托克（Mc Clintock）就提出了端粒(telomere)的假说，认为染色体末端必然存在一种特殊结构——端粒。现在已知染色体端粒的作用至少有二：① 保护染色体末端免受损伤，使染色体保持稳定；② 与核纤层相连，使染色体得以定位。
[编辑本段]【DNA的理化性质】
DNA是大分子高分子聚合物，DNA溶液为高分子溶液，具有很高的粘度。DNA对紫外线有吸收作用，当核酸变性时，吸光值升高；当变性核酸可复性时，吸光值又会恢复到原来水平。温度、有机溶剂、酸碱度、尿素、酰胺等试剂都可以引起DNA分子变性，即使得DNA双键间的氢键断裂，双螺旋结构解开。
DNA(deoxyribonucleic acid)指脱氧核糖核酸(染色体和基因的组成部分) 脱氧核苷酸的高聚物，是染色体的主要成分。遗传信息的绝大部分贮存在DNA分子中。
[编辑本段]【分布和功能】
原核细胞的染色体是一个长DNA分子。真核细胞核中有不止一个染色体，每个染色体也只含一个DNA分子。不过它们一般都比原核细胞中的DNA分子大而且和蛋白质结合在一起。DNA分子的功能是贮存决定物种的所有蛋白质和RNA结构的全部遗传信息；策划生物有次序地合成细胞和组织组分的时间和空间；确定生物生命周期自始至终的活性和确定生物的个性。除染色体DNA外，有极少量结构不同的DNA存在于真核细胞的线粒体和叶绿体中。DNA病毒的遗传物质也是DNA。
[编辑本段]【DNA的发现】
自从孟德尔的遗传定律被重新发现以后，人们又提出了一个问题：遗传因子是不是一种物质实体？为了解决基因是什么的问题，人们开始了对核酸和蛋白质的研究。
早在1868年，人们就已经发现了核酸。在德国化学家霍佩·赛勒的实验室里，有一个瑞士籍的研究生名叫米歇尔（1844--1895），他对实验室附近的一家医院扔出的带脓血的绷带很感兴趣，因为他知道脓血是那些为了保卫人体健康，与病菌“作战”而战死的白细胞和被杀死的人体细胞的“遗体”。于是他细心地把绷带上的脓血收集起来，并用胃蛋白酶进行分解，结果发现细胞遗体的大部分被分解了，但对细胞核不起作用。他进一步对细胞核内物质进行分析，发现细胞核中含有一种富含磷和氮的物质。霍佩·赛勒用酵母做实验，证明米歇尔对细胞核内物质的发现是正确的。于是他便给这种从细胞核中分离出来的物质取名为 “核素”，后来人们发现它呈酸性，因此改叫“核酸”。从此人们对核酸进行了一系列卓有成效的研究。
20世纪初，德国科赛尔（1853--1927）和他的两个学生琼斯（1865--1935）和列文（1869－－1940）的研究，弄清了核酸的基本化学结构，认为它是由许多核苷酸组成的大分子。核苷酸是由碱基、核糖和磷酸构成的。其中碱基有4种（腺瞟吟、鸟嘌吟、胸腺嘧啶和胞嘧啶），核糖有两种（核糖、脱氧核糖），因此把核酸分为核糖核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA）。
列文急于发表他的研究成果，错误地认为4种碱基在核酸中的量是相等的，从而推导出核酸的基本结构是由4个含不同碱基的核苷酸连接成的四核苷酸，以此为基础聚合成核酸，提出了"四核苷酸假说"。这个错误的假说，对认识复杂的核酸结构起了相当大的阻碍作用，也在一定程度上影响了人们对核酸功能的认识。人们认为，虽然核酸存在于重要的结构--细胞核中，但它的结构太简单，很难设想它能在遗传过程中起什么作用。
蛋白质的发现比核酸早30年，发展迅速。进入20世纪时，组成蛋白质的20种氨基酸中已有12种被发现，到1940年则全部被发现。
1902年，德国化学家费歇尔提出氨基酸之间以肽链相连接而形成蛋白质的理论，1917年他合成了由15个甘氨酸和3个亮氨酸组成的18个肽的长链。于是，有的科学家设想，很可能是蛋白质在遗传中起主要作用。如果核酸参与遗传作用，也必然是与蛋白质连在一起的核蛋白在起作用。因此，那时生物界普遍倾向于认为蛋白质是遗传信息的载体。
1928年，美国科学家格里菲斯（1877--1941）用一种有荚膜、毒性强的和一种无荚膜、毒性弱的肺炎双球菌对老鼠做实验。他把有荚病菌用高温杀死后与无荚的活病菌一起注人老鼠体内，结果他发现老鼠很快发病死亡，同时他从老鼠的血液中分离出了活的有荚病菌。这说明无荚菌竟从死的有荚菌中获得了什么物质，使无荚菌转化为有荚菌。这种假设是否正确呢？格里菲斯又在试管中做实验，发现把死了的有美菌与活的无荚菌同时放在试管中培养，无荚菌全部变成了有荚菌，并发现使无荚菌长出蛋白质荚的就是已死的有荚菌壳中遗留的核酸（因为在加热中，荚中的核酸并没有被破坏）。格里菲斯称该核酸为"转化因子"。
1944年，美国细菌学家艾弗里（1877--1955）从有美菌中分离得到活性的“转化因子”，并对这种物质做了检验蛋白质是否存在的试验，结果为阴性，并证明“转化因子”是DNA。但这个发现没有得到广泛的承认，人们怀疑当时的技术不能除净蛋白质，残留的蛋白质起到转化的作用。
美籍德国科学家德尔布吕克（1906--1981）的噬菌体小组对艾弗里的发现坚信不移。因为他们在电子显微镜下观察到了噬菌体的形态和进入大肠杆菌的生长过程。噬菌体是以细菌细胞为寄主的一种病毒，个体微小，只有用电子显微镜才能看到它。它像一个小蝌蚪，外部是由蛋白质组成的头膜和尾鞘，头的内部含有DNA，尾鞘上有尾丝、基片和小钩。当噬菌体侵染大肠杆菌时，先把尾部末端扎在细菌的细胞膜上，然后将它体内的DNA全部注人到细菌细胞中去，蛋白质空壳仍留在细菌细胞外面，再没有起什么作用了。进入细菌细胞后的噬菌体DNA，就利用细菌内的物质迅速合成噬菌体的DNA和蛋白质，从而复制出许多与原噬菌体大小形状一模一样的新噬菌体，直到细菌被彻底解体，这些噬菌体才离开死了的细菌，再去侵染其他的细菌。
1952年，噬菌体小组主要成员赫尔希（1908一）和他的学生蔡斯用先进的同位素标记技术，做噬菌体侵染大肠杆菌的实验。他把大肠杆菌T2噬菌体的核酸标记上32P，蛋白质外壳标记上35S。先用标记了的T2噬菌体感染大肠杆菌，然后加以分离，结果噬菌体将带35S标记的空壳留在大肠杆菌外面，只有噬菌体内部带有32P标记的核酸全部注人大肠杆菌，并在大肠杆菌内成功地进行噬菌体的繁殖。这个实验证明DNA有传递遗传信息的功能，而蛋白质则是由 DNA的指令合成的。这一结果立即为学术界所接受。
几乎与此同时，奥地利生物化学家查加夫（1905--）对核酸中的4种碱基的含量的重新测定取得了成果。在艾弗里工作的影响下，他认为如果不同的生物种是由于DNA的不同，则DNA的结构必定十分复杂，否则难以适应生物界的多样性。因此，他对列文的"四核苷酸假说"产生了怀疑。在1948－ 1952年4年时间内，他利用了比列文时代更精确的纸层析法分离4种碱基，用紫外线吸收光谱做定量分析，经过多次反复实验，终于得出了不同于列文的结果。实验结果表明，在DNA大分子中嘌吟和嘧啶的总分子数量相等，其中腺嘌吟A与胸腺嘧啶T数量相等，鸟嘌吟G与胞嘧啶C数量相等。说明DNA分子中的碱基A 与T、G与C是配对存在的，从而否定了"四核苷酸假说"，并为探索DNA分子结构提供了重要的线索和依据。
1953年4月25日，英国的《自然》杂志刊登了美国的沃森和英国的克里克在英国剑桥大学合作的研究成果：DNA双螺旋结构的分子模型，这一成果后来被誉为20世纪以来生物学方面最伟大的发现，标志着分子生物学的诞生。
沃森（1928一）在中学时代是一个极其聪明的孩子，15岁时便进入芝加哥大学学习。当时，由于一个允许较早人学的实验性教育计划，使沃森有机会从各个方面完整地攻读生物科学课程。在大学期间，沃森在遗传学方面虽然很少有正规的训练，但自从阅读了薛定愕的《生命是什么？--活细胞的物理面貌》一书，促使他去"发现基因的秘密"。他善于集思广益，博取众长，善于用他人的思想来充实自己。只要有便利的条件，不必强迫自己学习整个新领域，也能得到所需要的知识。沃森22岁取得博士学位，然后被送往欧洲攻读博士后研究员。为了完全搞清楚一个病毒基因的化学结构，他到丹麦哥本哈根实验室学习化学。有一次他与导师一起到意大利那不勒斯参加一次生物大分子会议，有机会听英国物理生物学家威尔金斯（1916--）的演讲，看到了威尔金斯的DNAX射线衍射照片。从此，寻找解开DNA结构的钥匙的念头在沃森的头脑中索回。什么地方可以学习分析X射线衍射图呢？于是他又到英国剑桥大学卡文迪什实验室学习，在此期间沃森认识了克里克。
克里克（1916一2004）上中学时对科学充满热情，1937年毕业于伦敦大学。1946年，他阅读了《生命是什么？－活细胞的物理面貌》一书，决心把物理学知识用于生物学的研究，从此对生物学产生了兴趣。1947年他重新开始了研究生的学习，1949年他同佩鲁兹一起使用X射线技术研究蛋白质分子结构，于是在此与沃森相遇了。当时克里克比沃森大12岁，还没有取得博士学位。但他们谈得很投机，沃森感到在这里居然能找到一位懂得DNA比蛋白质更重要的人，真是三生有幸。同时沃森感到在他所接触的人当中，克里克是最聪明的一个。他们每天交谈至少几个小时，讨论学术问题。两个人互相补充，互相批评以及相互激发出对方的灵感。他们认为解决DNA分子结构是打开遗传之谜的关键。只有借助于精确的X射线衍射资料，才能更快地弄清DNA的结构。为了搞到DNAX射线衍射资料，克里克请威尔金斯到剑桥来度周末。在交谈中威尔金斯接受了DNA结构是螺旋型的观点，还谈到他的合作者富兰克林（1920一1958，女）以及实验室的科学家们，也在苦苦思索着DNA结构模型的问题。从1951年11月至1953年4月的18个月中，沃森、克里克同威尔金斯、富兰克林之间有过几次重要的学术交往。
1951年11月，沃森听了富兰克林关于DNA结构的较详细的报告后，深受启发，具有一定晶体结构分析知识的沃森和克里克认识到，要想很快建立 DNA结构模型，只能利用别人的分析数据。他们很快就提出了一个三股螺旋的DNA结构的设想。1951年底，他们请威尔金斯和富兰克林来讨论这个模型时，富兰克林指出他们把DNA的含水量少算了一半，于是第一次设立的模型宣告失败。
有一天，沃森又到国王学院威尔金斯实验室，威尔金斯拿出一张富兰克林最近拍制的“B型”DNA的X射线衍射的照片。沃森一看照片，立刻兴奋起来、心跳也加快了，因为这种图像比以前得到的“A型”简单得多，只要稍稍看一下“B型”的X射线衍射照片，再经简单计算，就能确定DNA分子内多核苷酸链的数目了。
克里克请数学家帮助计算，结果表明源吟有吸引嘧啶的趋势。他们根据这一结果和从查加夫处得到的核酸的两个嘌吟和两个嘧啶两两相等的结果，形成了碱基配对的概念。
他们苦苦地思索4种碱基的排列顺序，一次又一次地在纸上画碱基结构式，摆弄模型，一次次地提出假设，又一次次地推翻自己的假设。
沃森(左)和克里克有一次，沃森又在按着自己的设想摆弄模型，他把碱基移来移去寻找各种配对的可能性。突然，他发现由两个氢键连接的腺膘吟一胸腺嘧啶对竟然和由3个氢键连接的鸟嘌吟一胞嘧啶对有着相同的形状，于是精神为之大振。因为嘌吟的数目为什么和嘧啶数目完全相同这个谜就要被解开了。查加夫规律也就一下子成了 DNA双螺旋结构的必然结果。因此，一条链如何作为模板合成另一条互补碱基顺序的链也就不难想象了。那么，两条链的骨架一定是方向相反的。
经过沃森和克里克紧张连续的工作，很快就完成了DNA金属模型的组装。从这模型中看到，DNA由两条核苷酸链组成，它们沿着中心轴以相反方向相互缠绕在一起，很像一座螺旋形的楼梯，两侧扶手是两条多核苷酸链的糖一磷基因交替结合的骨架，而踏板就是碱基对。由于缺乏准确的X射线资料，他们还不敢断定模型是完全正确的。
威尔金斯富兰克林下一步的科学方法就是把根据这个模型预测出的衍射图与X射线的实验数据作一番认真的比较。他们又一次打电话请来了威尔金斯。不到两天工夫，威尔金斯和富兰克林就用X射线数据分析证实了双螺旋结构模型是正确的，并写了两篇实验报告同时发表在英国《自然》杂志上。1962年，沃森、克里克和威尔金斯获得了诺贝尔医学和生理学奖，而富兰克林因患癌症于1958年病逝而未被授予该奖。
20世纪30年代后期，瑞典的科学家们就证明DNA是不对称的。第二次世界大战后，用电子显微镜测定出DNA分子的直径约为2nm。
DNA双螺旋结构被发现后，极大地震动了学术界，启发了人们的思想。从此，人们立即以遗传学为中心开展了大量的分子生物学的研究。首先是围绕着4 种碱基怎样排列组合进行编码才能表达出20种氨基酸为中心开展实验研究。1967年，遗传密码全部被破解，基因从而在DNA分子水平上得到新的概念。它表明：基因实际上就是DNA大分子中的一个片段，是控制生物性状的遗传物质的功能单位和结构单位。在这个单位片段上的许多核苷酸不是任意排列的，而是以有含意的密码顺序排列的。一定结构的DNA，可以控制合成相应结构的蛋白质。蛋白质是组成生物体的重要成分，生物体的性状主要是通过蛋白质来体现的。因此，基因对性状的控制是通过DNA控制蛋白质的合成来实现的。在此基础上相继产生了基因工程、酶工程、发酵工程、蛋白质工程等，这些生物技术的发展必将使人们利用生物规律造福于人类。现代生物学的发展，愈来愈显示出它将要上升为带头学科的趋势。
[编辑本段]【DNA重组技术的发展】
20世纪50年代，DNA双螺旋结构被阐明，揭开了生命科学的新篇章，开创了科学技术的新时代。随后，遗传的分子机理――DNA复制、遗传密码、遗传信息传递的中心法则、作为遗传的基本单位和细胞工程蓝图的基因以及基因表达的调控相继被认识。至此，人们已完全认识到掌握所有生物命运的东西就是DNA和它所包含的基因，生物的进化过程和生命过程的不同，就是因为DNA和基因运作轨迹不同所致。
知道DNA的重大作用和价值后，生命科学家首先想到能否在某些与人类利益密切相关的方面打破自然遗传的铁律，让患病者的基因改邪归正以达治病目的，把不同来源的基因片段进行“嫁接”以产生新品种和新品质……于是，一个充满了诱惑力的科学幻想奇迹般地成为现实。这是发生在20世纪70年代初的事情。
实现这一科学奇迹的科技手段就是DNA重组技术。1972年，美国科学家保罗?伯格首次成功地重组了世界上第一批DNA分子，标志着DNA重组技术――基因工程作为现代生物工程的基础，成为现代生物技术和生命科学的基础与核心。
DNA重组技术的具体内容就是采用人工手段将不同来源的含某种特定基因的DNA片段进行重组，以达到改变生物基因类型和获得特定基因产物的目的的一种高科学技术。
到了20世纪70年代中后期，由于出现了工程菌以及实现DNA重组和后处理都有工程化的性质，基因工程或遗传工程作为DNA重组技术的代名词被广泛使用。现在，基因工程还包括基因组的改造、核酸序列分析、分子进化分析、分子免疫学、基因克隆、基因诊断和基因治疗等内容。可以说，DNA重组技术创立近 30多年来所获得的丰硕成果已经把人们带进了一个不可思议的梦幻般的科学世界，使人类获得了打开生命奥秘和防病治病“魔盒”的金钥匙。
目前，DNA重组技术已经取得的成果是多方面的。到20世纪末，DNA重组技术最大的应用领域在医药方面，包括活性多肽、蛋白质和疫苗的生产，疾病发生机理、诊断和治疗，新基因的分离以及环境监测与净化。
许多活性多肽和蛋白质都具有治疗和预防疾病的作用，它们都是从相应的基因中产生的。但是由于在组织细胞内产量极微，所以采用常规方法很难获得足够量供临床应用。
基因工程则突破了这一局限性，能够大量生产这类多肽和蛋白质，迄今已成功地生产出治疗糖尿病和精神分裂症的胰岛素，对血癌和某些实体肿瘤有疗效的抗病毒剂――干扰素，治疗侏儒症的人体生长激素，治疗肢端肥大症和急性胰腺炎的生长激素释放抑制因子等100多种产品。
基因工程还可将有关抗原的DNA导入活的微生物，这种微生物在受免疫应激后的宿主体内生长可产生弱毒活疫苗，具有抗原刺激剂量大、且持续时间长等优点。目前正在研制的基因工程疫苗就有数十种之多，在对付细菌方面有针对麻风杆菌、百日咳杆菌、淋球菌、脑膜炎双球菌等的疫苗；在对付病毒方面有针对甲型肝炎、乙型肝炎、巨细胞病毒、单纯疱疹、流感、人体免疫缺陷病毒等的疫苗……。我国乙肝病毒携带者和乙肝患者多达一二亿，这一情况更促使了我国科学家自行成功研制出乙肝疫苗，取得了巨大的社会效益和经济效益。
抗体是人体免疫系统防病抗病的主要武器之一，20世纪70年代创立的单克隆抗体技术在防病抗病方面虽然发挥了重要作用，但由于人源性单抗很难获得，使得单抗在临床上的应用受到限制。为解决此问题，近年来科学家采用DNA重组技术已获得了人源性抗体，这种抗体既可保证它与抗原结合的专一性和亲合力，又能保证正常功能的发挥。目前，已有多种这样的抗体进行了临床试验，如抗HER-2人源化单抗治疗乳腺癌已进入Ⅲ期试验，抗IGE人源化单抗治疗哮喘病已进入Ⅱ期试验。
抗生素在治疗疾病上起到了重要作用，随着抗生素数量的增加，用传统方法发现新抗生素的几率越来越低。为了获取更多的新型抗生素，采用DNA重组技术已成为重要手段之一。目前人们已获得数十种基因工程“杂合”的抗生素，为临床应用开辟了新的治疗途径。
值得指出的是，以上所述基因工程多肽、蛋白质、疫苗、抗生素等防治药物不仅在有效控制疾病，而且在避免毒副作用方面也往往优于以传统方法生产的同类药品，因而更受人们青睐。
人类疾病都直接或间接与基因相关，在基因水平上对疾病进行诊断和治疗，则既可达到病因诊断的准确性和原始性，又可使诊断和治疗工作达到特异性强、灵敏度高、简便快速的目的。于基因水平进行诊断和治疗在专业上称为基因诊断和基因治疗。目前基因诊断作为第四代临床诊断技术已被广泛应用于对遗传病、肿瘤、心脑血管疾病、病毒细菌寄生虫病和职业病等的诊断；而基因治疗的目标则是通过DNA重组技术创建具有特定功能的基因重组体，以补偿失去功能的基因的作用，或是增加某种功能以利对异常细胞进行矫正或消灭。
在理论上，基因治疗是治本治愈而无任何毒副作用的疗法。不过，尽管至今国际上已有100多个基因治疗方案正处于临床试验阶段，但基因治疗在理论和技术上的一些难题仍使这种治疗方法离大规模应用还有一段很长的距离。不论是确定基因病因还是实施基因诊断、基因治疗、研究疾病发生机理，关键的先决条件是要了解特定疾病的相关基因。随着“人类基因组计划”的临近完成，科学家们对人体全部基因将会获得全面的了解，这就为运用基因重组技术造逼于人类健康事业创造了条件。
不过，虽然基因技术向人类展示了它奇妙的“魔术师”般的魅力，但也有大量的科学家对这种技术的发展予以人类伦理和生态演化的自然法则的冲击表示出极大的担忧。从理论上来讲，这种技术发展的一个极致就是使人类拥有了创造任何生命形态或从未有过的生物的能力。人们能够想像这将是怎样的结果吗?
科学家在DNA中发现除基因密码之外的新密码
据台湾媒体报道，美国与以色列科学家相信，他们已在DNA(去氧核醣核酸)之中找到除了基因密码之外的第二种密码。新发现的密码负责决定核体—亦即DNA所环绕的微型蛋白质线轴—之位置。这些线轴同时保护与控制通往DNA本身的途径。
这项发现若获得证实，可能开启有关控制基因更高位阶的机制新知。譬如，每一种人体细胞得以激活其所需基因，却又无法触及其它种类细胞所使用的基因等既关键又神秘的过程。
以色列魏兹曼研究院的塞格尔与美国西北大学的威顿及其同僚，在这一期“自然”科学期刊中，撰文描述这种DNA新密码。
每一个人体细胞里都有约三千万个核体。之所以需要这么多的核体，是因为DNA线包覆每一个核体仅一.六五次，每个DNA螺旋就包含一百四十七个单位，而且单一染色体里的DNA分子在长度上可能就有高达二亿二千五百万个单位。
生物学家多年来一直怀疑，DNA上的某些位置，特别是DNA最容易弯曲的那些位置，可能比其它位置更有利于核体的存在，但整体模式并不显而易见。如今，塞格尔与威顿博士分析了酵母菌基因内约二百个位置的序列，这些都是既知核体纠结在一起的地方，两人发现其中确实隐含一个模式存在。
透过了解此一模式，他们成功预测其它有机体大约五成核体的位置。这个模式乃是能让DNA更容易弯曲，以及紧密包复核体的两种序列结合而成。但在此一模式中，每一个核体纠结的位置仅需若干序列出现即可，因此并不明显。正由于其形成条件松散，因此并不与基因密码冲突。

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