遗传密码的发现

更新于 2026年10月12日 版权声明

遗传密码的发现

沃森和克里克指出了遗传信息全部贮存在它的核苷酸排列顺序之中。马上有人发现,生物性状的突变并不需要改变整个基因,而只要使某一个核苷酸发生改变就可以了。然而,执行各种功能的无数蛋白质是由20种氨基酸组成的,核苷酸却只有4种,4种不同的核苷酸怎样排列组合才能编码以表达出20种不同的信息呢?

一位叫伽莫夫的物理学家在读了沃森和克里克的论文之后马上就开始研究起这个问题。他想,如果从4种不同的核酸中拿出两个来表示一种氨基酸信息,那么可以有4×4即16种氨基酸信息;如果每次用3个来编码,可以有4×4×4即64种不同的组合;如果每次用4个来编码,可以有4×4×4×4即256种不同组合。16种显然不够,256种又太多。于是伽莫夫相信3个连续排列的核苷酸顺序决定一个氨基酸,这叫三联密码。

那么究竟哪三个核苷酸顺序或哪个三联密码代表哪一个氨基酸呢?美国的尼伦纳格和德国的马太在1961年用实验回答了这个问题。他们先用全部是尿嘧啶核苷酸合成的核苷酸去合成蛋白质,得到一种全是由苯丙氨酸这一种氨基酸构成的蛋白质,这就得到第一个三联密码uuu(u代表尿嘧啶)。然后在尿嘧啶核苷酸中加上一点腺嘌呤(A)苷酸制成核苷酸。这样除了uuu密码外还有一点uuA、Auu、uAu等密码,形成蛋白质的氨基酸除苯丙氨酸外还有少量亮氨酸、异亮氨酸和酪氨酸等。到1969年,64种联密码全部破译。后来,不同氨基酸的遗传密码由克里克设计并排列成遗传密码表。

克隆的发现

古代神话里,孙悟空用自己的汗毛变成无数个小孙悟空的离奇故事,表达了人类对复制自身的幻想。1938年,德国科学家首次提出了哺乳动物克隆的思想。1996年,体细胞克隆羊“多莉”出世后,克隆迅速成为世人关注的焦点。

什么是克隆呢?简单讲就是一种人工诱导的无性繁殖方式。但克隆与无性繁殖是不同的。无性繁殖是指不经过雌雄两性生殖细胞的结合,只由一个生物体产生后代的生殖方式,常见的有孢子生殖、出芽生殖和分裂生殖。由植物的根、茎、叶等经过压条、扦插或嫁接等方式产生新个体也叫无性繁殖。绵羊、猴子和牛等动物没有人工操作是不能进行无性繁殖的。科学家把人工遗传操作动、植物的繁殖过程叫做克隆,这门生物技术叫克隆技术。

图示(https://www.daowen.com)

克隆羊多莉

克隆的基本过程是先将含有遗传物质的供体细胞的核移植到去除了细胞核的卵细胞中,利用微电流刺激等使两者融合为一体,然后促使这一新细胞分裂繁殖发育成胚胎,当胚胎发育到一定程度后(罗斯林研究所克隆羊采用的时间约为6天)再被植入动物子宫中使动物怀孕使可产下与提供细胞者基因相同的动物。这一过程中如果对供体细胞进行基因改造,那么无性繁殖的动物后代基因就会发生相同的变化。培育成功三代克隆鼠的“火奴鲁鲁技术”与克隆多莉羊技术的主要区别在于克隆过程中的遗传物质不经过培养液的培养,而是直接用物理方法注入卵细胞。这一过程中采用化学刺激法代替电刺激法来重新对卵细胞进行控制。

1952年,科学家首先用青蛙开展克隆实验,之后不断有人利用各种动物进行克隆技术研究。由于该项技术几乎没有取得进展,研究工作在80年代初期一度进入低谷。后来,有人用哺乳动物胚胎细胞进行克隆取得成功。1996年7月5日,英国科学家伊恩·维尔穆特博士用成年羊体细胞克隆出一只活产羊——多莉,给克隆技术研究带来了重大突破。它突破了以往只能用胚胎细胞进行动物克隆的技术难关,首次实现了用体细胞进行动物克隆的目标,实现了更高意义上的动物复制。

1998年7月5日,日本石川县畜产综合中心与近畿大学畜产学研究室的科学家宣布,他们利用成年动物体细胞克隆的两头牛犊诞生。这两头克隆牛的诞生表明克隆成年动物的技术是可重复的。

既然牛羊可以克隆,那么人也是可以克隆的。由于克隆人可能带来复杂的后果,一些生物技术发达的国家,现在大都对此采取明令禁止或者严加限制的态度。就克隆技术而言,“治疗性克隆”将会在生产移植器官和攻克疾病等方面获得突破,给生物技术和医学技术带来革命性的变化。比如,有人需要骨髓移植而没有人能为她提供;有人不幸失去5岁的孩子而无法摆脱痛苦;当有人想养育自己的孩子又无法生育……也许人们就能够体会到克隆的巨大科学价值和现实意义。治疗性克隆的研究和完整克隆人的实验之间是相辅相成、互为促进的,治疗性克隆所指向的终点就是完整克隆人的出现。如果加以正确的利用,它们都可以而且应该为人类社会带来福音。

科学技术从来都是一把双刃剑。但是,某项科技进步是否真正有益于人类,关键在于人类如何对待和应用它,而不能因为暂时不合情理就因噎废食。克隆技术确实可能和原子能技术一样,既能造福人类,也可祸害无穷。

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