发现DNA的双螺旋结构

早在20世纪50年代之前，科学家就已经知道染色体上的基因是遗传因子。同时，他们也已了解到染色体是由多种蛋白质和一种叫作脱氧核糖核酸（DNA）的复杂化合物组成的。

1951年，美国化学家李纳斯·鲍林（1901～1994年）开发了一种解析生物大分子结构的技术。他描述了一组具有螺旋（三维螺旋）分子结构的蛋白质。他清楚地认识到基因将会是“下一件大事”，于是将研究的重点转向了脱氧核糖核酸（DNA）。

对于从英国剑桥大学生物学系毕业的弗朗希斯·克里克（1916～2004年）来说，DNA的结构是一个神秘而又吸引人的谜团。克里克一开始可能去研究血红蛋白，但他对DNA的激情完全超过了对一般学科研究的兴趣，并且找到了一位志同道合的朋友詹姆斯·沃森（1928年～），他是1951年来到剑桥大学的美国生物物理学家。于是他们开始了对遗传物质——脱氧核糖核酸（DNA）分子结构的合作研究。由于当时几大研究机构相互竞争并且积怨甚深，他们的研究工作只能暂时保持低调。当时，伦敦国王学院的新西兰裔英国生物物理学家莫利斯·威尔金斯（1916～1958年）和英国的物理化学家罗莎琳·富兰克林（1920～1958年）也致力于DNA结构的研究，他们采用X光衍射设计了一系列复杂的实验来破译DNA结构。富兰克林在研究过程中已经提出过DNA分子螺旋结构的构想，却最终放弃了，然而，沃森和克里克认同了这一构想。1951年，克里克和沃森制作了DNA分子三重螺旋模型，但是马上遭到了富兰克林的第一个反对，因为这和她用X光衍射实验得出的数据不吻合。克里克和沃森承认了自己的错误并再次回到草图阶段。1952年，鲍林提出了自己的DNA分子模型，该模型也显示DNA分子结构是有三条缠绕的线的螺旋。鲍林只提出过一次错误的模型，而且很快遭到其他科学家的否定。

大事记

1951年 描述具有螺旋分子结构蛋白质

1952年 鲍林制作出DNA模型

1953年 沃森和克里克发表论文描述了DNA分子的双螺旋结构

1973年 第一种遗传工程技术生物产品问世

1983年 转基因胰岛素问世

DNA包含四种不同的化合物，即碱基，这些分子以一种可预测的方式自然地配对，这种认识让克里克和沃森的研究沿着正确的方向前进。美国哥伦比亚大学的奥地利裔化学家夏尔加夫（1905～2002年）发现了腺嘌呤（A）与胸腺嘧啶（T）配对而鸟嘌呤（G）与胞嘧啶（C）配对的研究成果，于是，克里克和沃森意识到这不仅体现了DNA的结构，还是DNA自我复制的途径。1953年4月，他们将关于DNA和这项举世闻名的研究成果发表在了《自然》杂志上。1962年，他们两人和威尔金斯一起获得了诺贝尔医学奖。

20世纪40年代末至50年代早期，许多科学家，包括美国遗传学家林德博格、德国生物理学家德尔布吕克（1906～1981年）和爱尔兰遗传学家威廉·海耶斯（1918～1994年）做了许多有关细菌质体的研究并取得了很有价值的发现。质体是从细菌主染色体分离出来、漂移在细菌细胞质中的微小圆形DNA颗粒。因为质体具有易分离易操控，而且还能以修饰过的形式再插入细胞等优点，因此成为了现代遗传学上最重要的“工具”。

1968年，美国斯图瓦特·林恩和瑞士生物物理学家维尔纳·亚伯在日内瓦发现了一组名为限制酶的蛋白质，它能够在特定位点“切开”DNA分子链。切开的链末端能轻易地重新接合在一起，或者与DNA的其他段的末端接合在一起。1969年，美国遗传学家乔纳森·贝克韦斯分离出了第一种单体基因——包含在大肠杆菌糖代谢物中。所有这些研究成果为从DNA序列中删除或插入新的基因提供了理论上的支持，所以实现这样的想法只是时间上的问题。不久，在1973年，美国生物学家斯坦利·科恩和赫伯特·伯尔成功地从大肠杆菌的质体中移走了一段DNA并且在其位置上植入了另外一种细菌的基因，由此产生的结果就是第一个基因工程有机体。于是，一个新兴的但一直存在争议的科学分支诞生了。

科学家可以利用基因工程技术按照自己的意愿删除或取代生物体中的基因。例如，20世纪80年代，科学家成功地将人类胰岛素基因插入大肠杆菌内，后来成功地插入了酵母中，为糖尿病治疗技术带来了革命性的变化。在农业方面，科学家利用基因工程技术培育出了抗病能力更强、产量更高的农作物，以及培育出繁殖能力更强的用于医学研究的动物。但全世界对使用这项新兴技术的争议一直存在，在世界的某些地区，人们对转基因生物存在着怀疑，关注的中心在于这类生物体给人类健康与环境带来的影响。科学家希望通过基因替代疗法来祛除遗传疾病患者的痛苦，但是现在技术还不成熟，全世界的科学家还在孜孜不倦地探索，希望能尽快取得这项技术的突破，造福人类。