34、遗传学一览

们将玛丽发现的化石贴上了南方古猿的标签，玛丽相当不满。科学界的传统是发现者在发布其所发现的化石时有第一“发言权”，并由发现者为之命名。然后，其他科学家可以自由地提出赞同或反对意见。但是，将玛丽的发现用于自己的论文，约翰逊和怀特打破了惯例，而且当时他们清楚自己的观点与玛丽的解释相悖。但是，他们急于宣称南方古猿阿法尔种几乎是所有已知的原始人化石的祖先，总之他们那么做了。这就引发了一场无法弥补的宿怨。[2708]

不过，除却个人恩怨外，南方古猿阿法尔种的发现促使更多的人们重新思索。[2709]在其获得命名时，主导观点认为直立行走和使用工具是相互关联的：早期的人用两条腿走路，使双手得以解放，从而可以使用工具。但是，根据约翰逊和怀特的说法，早期人先学会直立行走，然后才开始使用工具，两者之间的时间差至少有50万年。最新的观点是，直立行走与非洲干旱期有关，当时森林衰退，大片的萨瓦纳草原扩展开来。在这种环境中，直立行走有很多优势——直立的早期人类行走速度更快，身体散热更快，活动距离更远，可以用解放的双手带食物回家或给孩子。因此，尽管矛盾让人感到不快，但是关于人类起源的问题，它确实激发了一些有益的新观点。[2710]

自从1953年发现DNA的螺旋结构以来，1961年又迎来了一次理论进展，当时剑桥的弗朗西斯· 克里克和西德尼·布伦纳（Sidney Brenner）已经证明构成生物蛋白质的氨基酸实际上由DNA链条上三个一组的碱基对编码组成。也就是说，（A）腺嘌呤、（C）胞嘧啶、（G）鸟嘌呤和（T）胸腺嘧啶四个碱基中的三个以一定的排列组合编码成为某种氨基酸，如CGT或ATG。但是更务实的进步包括控制DNA的两种方法，这是后来的基因工程所必需的。首先是克隆，其次是基因序列。

1972年11月，斯坦利·科恩（Stanley Cohen）聆听了旧金山加州大学微生物学家赫伯特·波伊尔在夏威夷作的讲座，讲座内容涉及被称为“限制酶”（restriction enzymes）的某些物质。当这些物质遇到某种DNA碱基模式时，会将其切分成两个部分。例如，每次它们遇到后面跟着（A）腺嘌呤的（T）胸腺嘧啶时，一种限制酶（有好几种）就会切断DNA。但是，正如波伊尔在会上所说，限制酶所能做的不止于此。它们在切割时没有形成钝端，使双螺旋体的两条链同时终止；相反，它们形成了齿形端或阶梯端，一部分凸出，比另一部分稍长。因此，科学家们将这些端点标示为“黏性”，因为附翼能吸引互补的碱基。[2711]在参加波伊尔的讲座时，科恩本人正在研究质粒，即潜藏在细菌染色体外面并且独立复制的DNA微观螺圈。科恩听懂了波伊尔讲的东西，突然发现这与他自己的工作有直接且革命性的关联。因为质粒是环形的，如果被波伊尔所说的限制酶切断，就会变成断裂的环，断裂的两端成为彼此的镜像。因此，如果将其他动物身上取下的DNA片段，无论是什么动物（例如狮子或昆虫）都可以，以“开裂的环”状放入细菌中，它们就会自我繁殖。科恩这一想法之所以重要，是因为每个细胞中的质粒可以自我复制很多次，同时细菌每20分钟分裂一次。随着这种复制和分裂，一天内就可以产生100多万个粘连的DNA副本。[2712]

讲座结束后，科恩就找到了波伊尔。沃尔特· 博德默和罗宾· 麦凯在讲述基因组计划的历史时是这么说的，两位微生物学家来到威基基海滩附近的一家熟食店，一边吃着咸牛肉三明治一边交谈，最后同意合作。1973年11月，他们在《国家科学院学报》上发表了初期成果，公布了首例成功克隆的报告。自此，有足够的DNA可供实验使用了。[2713]

下一步是研究DNA分子中的碱基序列，这在理论和实践上都很重要。排序很必要，因为如果生物学家想要弄清楚哪些基因控制着哪些功能，就要理解准确的顺序。英国剑桥的弗雷德·桑格尔（Fred Sanger）和哈佛的沃尔特·吉尔伯特（Walter Gilbert）发现了寻找基因排序的方法，并因此获得诺贝尔奖。但是，桑格尔的方法先获得认可，所以应用更广泛。[2713-0]

之前，桑格尔在发现胰岛素时，曾经研发出一种方法，鉴别构成蛋白质的氨基酸，并因此获得了他的第一个诺贝尔奖。但是这个方法太慢了，不适用于分子很长的DNA。而且，DNA只有四个子单位（A、C、G和T）组成，所以要了解它们的性质，就要弄清长序列。他取得的突破是，创造性地运用一种叫双脱氧的化学物，又叫链终止剂。[2714]这些材料实际上是不完整的腺嘌呤、胞嘧啶、鸟嘌呤和胸腺嘧啶；如果混入DNA聚合酶，即DNA复制酶，就会形成序列，不过并不完全——事实上它们停止了，被终止在A、C、G或T上。[2715]结果，它们形成了长度不一的DNA，每次都停在相同的碱基上。为了便于论述，我们设想这样一个DNA片断：CGTAGCATCGCTGAG。如果用腺嘌呤（A）终止剂处理，就会形成在4、7、15位置停止生长的片段；如果用胸腺嘧啶（T）终止剂，就会形成在3、8、12位置停止生长的片段，等等。这一技术实际上可以分离不同的DNA链，就是将DNA放在一盘特殊的凝胶上，再在凝胶的两端接上电场，带负电的DNA被吸引到正电极，小的片段移动速度比大的片段快，这就意味着最终DNA链按大小顺序分离出来了。再给DNA染色，就能读出序列了。1977年2月24日，这一技术在《自然》杂志上发表，此后迎来了克隆实验的高潮，基因工程学就此兴起。[2716]

一年多以后，1978年8月24日，波伊尔和一位年轻的风险资本家罗伯特· 斯万森一手创建的基因工程技术公司宣布，他们已经用基因排序和克隆的方法生产了人类胰岛素，并且已经和制药行业的巨头礼来公司达成协议，大批量生产这种药品。两年后，1980年10月，基因工程技术公司向公众发售110万股股票，微生物革命就此进入崭新的阶段：股票发行价格为每股35美元，发行后迅速涨到89美元。1974年初，波伊尔仅向公司投资了500美元，如今他见证了自己92.5万股的股票市值涨至8000万美元。从来没有哪位物理学家拥有如此之高的身价。[2717]

与电子和其他基本粒子相比，人们花了相当多的时间才将基因分离出来，并进而了解其组成部分。不过，在物理学的帮助下，有关基因的实验和理论工作开始先后展开。

20世纪70年代，一种新的文学形式开始出现。它源于罗伯特· 阿德里的作品，却走得更远。那是些生物学著作，却带有明显的哲学意味。不过，作者不是诸如阿德里或《生物定时炸弹》的作者戈登· 拉特雷· 泰勒等人的记者或剧作家，也不是《裸猿》的作者德斯蒙德· 莫里斯这样的科普作家，而主要是科学家。这些书谈的主要内容都是复杂的生物学，却有更远大的追求。

第一本著作首先于1970年以法语发表，一年后推出了英语版。其作者是雅克·莫诺（Jacques Monod），他曾因揭示基因材料合成蛋白质的机制而获得1965年诺贝尔奖。在《偶然性和必然性》一书中，莫诺谈到了自沃森和克里克发现双螺旋体以来的最新生物知识，努力探寻生命的定义，思考生命到底是什么，进而探索生命对伦理学、政