【元素家族——連載46】生命密碼：DNA（上）

試問物理學史上最牛二人為誰，若有一人是愛因斯坦，另一人必為牛頓！

有兩人對此不服，一人乃德意志的萊布尼茨，他的追隨者們因為微積分是誰發明的和牛頓粉撕逼了三四百年；另一人就是英國大科：胡克，他的粉絲們也是到處幫他擊鼓鳴冤，跟牛頓粉討要萬有引力定律的發現權。

【被嚴重低估的科學家：羅伯特*胡克。】

不過有一點是事實，胡克在歷史上確實很牛，比牛頓死得早，所以被牛頓的風頭壓制了很多年，導致名氣不大，在我們的教科書上只留下了彈簧的胡克定律。我們今天要說到他1665年出版的一本書：《顯微製圖》，其中包含了58張他根據顯微鏡的觀測繪製的顯微圖。從光學角度來說，顯微鏡和望遠鏡原理類似，從伽利略開始，人們用望遠鏡看到了太空深處更多奇妙的星體，卻沒想到在我們身邊也可以用顯微鏡看到微觀小千世界的神奇。

《顯微製圖》這本書中有一張圖，來自胡克觀察一塊軟木薄片的結構，他看到它們看上去像一個個的小房間，就將它們命名為：Cell（小房間）。當然我們現在知道，這些只是植物的細胞壁，所以胡克並沒有發現細胞。

【胡克的顯微鏡。】

胡克的這本跨時代的著作被同時代的荷蘭匠人：列文虎克所注意到，列文虎克改善了顯微鏡，最高放大倍率達到300倍，他利用這樣的顯微鏡，看到了更多的微觀生物，他將它們完整的畫下來。原來，在我們身邊，隨處都有這樣的「小千世界」，這些「小人物」們也在為生存奔波，為繁衍忙碌。所以現在基本認為是列文虎克第一個發現了微生物，也是第一個發現了細胞。

19世紀中葉，德國人施旺和施萊登做了大量的工作，終於確認，細胞是組成生命的基本單位，老的細胞分裂為更多新的細胞。他們最終還是想到了用胡克的「Cell」來命名細胞，這一名稱也一直保留至今。

【荷蘭匠人列文虎克用自己神秘的方法做出顯微鏡和他記錄下來的細胞，據說最小的鏡片只有針頭那麼大，他的神奇發現在當時火爆一時，甚至得到了英國女王和彼得大帝的接見。他的名字跟胡克很接近，甚至一些教科書和科普書籍都把他們搞混淆，但是絕對不是一個人！】

施旺繼續他的研究，發現細胞內還有很多「零件」，它們各司其職，但是都圍繞著正中央的細胞核，發揮不同的作用。

【一個動物細胞的基本結構，每個「零件」各司其職，幫助細胞新陳代謝。】

1857年，奧匈帝國西里西亞（現在的捷克）的布爾諾郊外，來了一位奇怪的大頭胖子神父，他總是在閑暇時光，去打理他的一小塊地盤，那裡種植著他精挑細選的豌豆。周圍的人理解不了他的工作，將他稱為「怪人」，他自己卻每天樂此不疲的擺弄豌豆架，驅趕蝴蝶、蜜蜂和甲蟲。他酷愛自己的研究工作，經常向前來參觀的客人指著豌豆十分自豪地說：「這些都是我的兒女！」

這個「怪人」就是孟德爾，此時，他剛剛從維也納大學畢業，來到這個城市，準備經過幾年的努力，得到更加優良的豌豆種。

【孟德爾因為種豌豆贏得「遺傳學之父」的稱號。】

忙碌中，孟德爾注意到達爾文《物種起源》的著作，他很快意識到，自己的手中的豌豆可以自授花粉，是很好的檢驗達爾文理論的材料。

他花了八年時間去種植豌豆，終於得出了著名的孟德爾遺傳定律。1865年，他宣讀了他的報告，這是人類歷史上第一次將生物的整體切割為一個個「性狀」，原來，生物遺傳的不是全貌，而是一個個「性狀」。植物也好，動物也好，甚至人體也好，都是由一個個性狀堆積起來的。

可惜當時，幾乎沒有人能理解孟德爾的思想，他的理論被埋沒在歷史中，但是他一直很有自信：「看吧，我的時代來到了。」一直到35年以後的1900年，他的理論重新被3位科學家獨立發現，他的預言才變成現實。1909年，丹麥遺傳學家約翰遜第一次正式提出了「基因」的概念，「基因」就是控制生物性狀的基本遺傳單位。

【這些貓到底是小sb還是大SB，是有規律的，這就是孟德爾遺傳定律。我就不深入解釋了，學過高中生物的都會理解這些貓的顏色和尾巴長短。】

這個遺傳定律揭示了一個驚天的大秘密：相當一部分植物、大部分動物、人類，只要是有性生殖的，都是兩個雌雄個體交配後生產出下一代，所以下一代不是某一個上一代個體單獨遺傳的產物，而是一半遺傳父親一半遺傳母親。所以我們會經常看到一個孩子又有點像爸爸，也有幾個地方像媽媽。

後面我們會看到，由於是這種遺傳定律，確保了種群的多樣化，下一代既可以更大可能得到上一代的優秀基因，但是和上一代又不完全一樣，總會有一部分下一代會更加適應環境的變化，確保種群的繁衍，達到自然選擇的效果。可以說，孟德爾遺傳定律的確認，是對達爾文自然選擇理論的最好的支持！

【像王祖藍這種各個方面都特別像媽的，實在是撞大運了。】

1869年，瑞士生物學家米舍爾在研究人體傷口的膿液，他從中提取出一種富含磷的酸性物質，因為這是從細胞核中提取出來的，所以他把它稱為「核質」，20年後被重新命名為「核酸」。當時所有人都把這種物質當成細胞核中的普通化學成分，沒有人知道它的功能。

【米舍爾，醫師和生物學家，核酸的發現者。】

20世紀初，德國科學家科賽爾團隊弄清楚了核酸的基本結構：核酸由很多核苷酸組成，每一個核苷酸由鹼基、核糖和磷酸組成，其中鹼基有四種：腺嘌呤（A）、鳥嘌呤（G）、胸腺嘧啶（T）和胞嘧啶（C），這四個鹼基都是含氮元素的。核糖有兩種：核糖、脫氧核糖，根據核糖的不同，把核酸分為核糖核酸（RNA）和脫氧核糖核酸（DNA）。

但是他們急於發表研究成果，錯誤的認為四種鹼基是理所當然的平均分布在核酸中，提出了「四核苷酸假說」。這個錯誤的假說，對認識複雜的核酸結構起了相當大的阻礙作用，也在一定程度上影響了人們對核酸功能的認識。人們想當然的認為，核酸的結構太簡單，很難設想它能在遺傳過程中起什麼作用。

【DNA和RNA的區別在於其中的核糖不一樣，DNA少一個氧原子。】

在蛋白質那一節我們提到，費舍爾提出氨基酸結合成多肽最終形成蛋白質的理論，合成了18肽，大家認為蛋白質是更加複雜的物質，更有可能是遺傳物質。

19世紀末，幾位科學家發現了染色體，其中有相當量的蛋白質，1902年，鮑維里提出染色體是遺傳物質的載體，這個假說在1928年被摩爾根通過果蠅雜交實驗證實，摩爾根因此獲得諾貝爾生物學獎。

似乎情況已經明朗，但是科學家是需要打破砂鍋問到底的，這個時候，大家心裡仍然存疑，這神秘的遺傳物質究竟是什麼結構的物質。

【染色體易被鹼性染料染成深色，故而叫染色體。現在知道染色體是DNA周圍包裹著蛋白質的物質。】

小測試：

1， 被公認為第一個發現細胞的人是：

A） 胡克

B） 列文虎克

C） 施旺

D） 胡可

2， 誰第一個發現了核酸

A） 施旺

B） 米舍爾

C） 孟德爾

D） 科賽爾

3， DNA是：

A） 核酸

B） 核糖核酸

C） 脫氧核糖核酸

D） 蛋白質