正在阅读《DNA与染色体》
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但在这一时期,科塞尔还没能理解核酸究竟在细胞内发挥了怎样的作用。他认为不过只是5种核碱基而已,承担不了什么复杂的功能。

当时,人们还认为复杂的生命现象都源于蛋白质(尤其是酶)。在19世纪末,人们已经发现了酶是生物体内的催化剂(控制化学反应的物质)。

例如,德国的爱德华·比希纳在1896年发现,将酵母捣碎后提取出的物质(酶)可以让蔗糖发酵为酒精,并因此获得了1907年的诺贝尔奖。他证明了生物分解或生成物质所需的并不是“细胞是活的”,而是“细胞内的蛋白质和酶的作用”。

也就是说,人们开始理解生命活动是一种化学反应,并不像活力论所认为的那样需要“某种物理和化学无法解释的特殊物质”。

接着,科塞尔曾经的同事菲巴斯·利文利用生物化学的方法分析了核酸。利文发现核酸中除了磷酸和核碱基之外,还有两种糖(核糖和脱氧核糖)。这就是说,核酸分为两种:一种是“核糖+核碱基(AUGC)+磷酸”组成的核糖核酸(RNA);另一种是“脱氧核糖+核碱基(ATGC)+磷酸”组成的脱氧核糖核酸(DNA)。

利文对核酸的结构做出了如下猜想。

首先是糖(核糖或脱氧核糖)和磷酸交替连接。糖上连接着一种核碱基。因为核碱基有4种,糖重复出现4次的话,核碱基就会各出现一次。这就是“四核苷酸学说”(1921年)。但结果证明这个假说是错误的。利文明明是个很有才华的人,可最终还是没能理解核酸在细胞内发挥的作用。

教科书不会告诉你的天才们

或许是因为这个错误的假说,利文一生执笔了超过700篇的论文,为生物化学的发展做出了巨大的贡献,在日本却不为人所知……利文关于核酸结构的假说虽然是错的,但将核酸分类为DNA和RNA的人正是他,他的研究日后也为确定DNA结构做出了贡献。像利文这样未被教科书提及的天才先驱们,在科学界还有很多很多。

否定了利文“四核苷酸学说”的,是瑞典的托比约恩·卡斯佩森(1934年)。卡斯佩森当时年仅22岁,还是一名就读于卡罗林斯卡学院[5]的学生。卡罗林斯卡学院是世界上规模最大的医科大学,也是瑞典国内最大的研究教育机构。诺贝尔生理学或医学奖的评委会也设在这里。

卡斯佩森在自己的博士论文中证明了核酸是一种生物聚合物。生物聚合物是天然存在的高分子化合物,而高分子化合物则是由基本分子结构多次重复连接而成的大型分子。上文提到,利文认为核酸是“4组核碱基与磷酸、糖组成的分子”,卡斯佩森则证明了核酸是以“核碱基+磷酸+糖”为基本单位,重复连接数千数万次形成的高分子。

不仅如此,卡斯佩森还成功发现了核酸在细胞中的分布。根据他的研究,DNA集中于细胞核,而RNA在细胞质中也有分布。由此可以推断,两者在细胞内的作用是不同的,染色体主要是由DNA构成的。

根据卡斯佩森的研究,人们知道了染色体是DNA的高分子化合物。但我在这里要再次强调,当时大多数的研究者重视的都是蛋白质,关注核酸的研究并不多。分子的结构和功能也还未被发现,大家都认为,仅凭5种核碱基,不可能这么简单地就能承担起复杂的生命现象。年纪轻轻就取得成功的卡斯佩森,之后被任命为卡罗林斯卡学院新成立的细胞生物学研究部门的负责人。

那么,我们现在已经知道了染色体是由脱氧核糖核酸(DNA)构成的,也知道了DNA是生物聚合物。但想要搞清楚它的功能,还要等待另一个研究成果的出现。

[1] 约翰尼斯·开普勒,德国天文学家、数学家,现代实验光学的奠基人,发现了行星运动的三大定律,被誉为“天空立法者”。

[2] 格奥尔格·威廉·弗里德里希·黑格尔,德国哲学家,德国19世纪唯心论哲学的代表人物之一,对包括马克思的历史唯物主义在内的后世哲学流派都产生了深远的影响。

[3] 阿尔布雷希特·科塞尔,德国生物化学家,因研究细胞化学蛋白质及核酸的工作,获1910年诺贝尔生理学或医学奖。

[4] 一般指维生素B4。

[5] 瑞典著名医学院,世界顶尖医学院之一,世界百强大学之一。

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