经常在警匪片中有这样的桥段:十几年的凶杀案件始终无法告破,当年办案的警察一直内心不安。多年后凭借当初在犯罪现场采集的头发、血液等样品,终将疑犯捉获,大快人心。
但是,大家有没有想过,为什么当初亲历现场无法破获,十几年后却能穿越还以真相?
一切奥秘都在那几根头发或几滴血液之中,因为它们含有罪犯独一无二的DNA密码。
这些样品中的DNA非常微量,在过去并不能提供多少帮助,但是现在不一样了,因为人们拥有了快速大量复制这些DNA的法术——聚合酶链式反应(Polymerase chain reaction,PCR)。

PCR技术是什么呢?
DNA长得就像一架扭曲的梯子,由中间短短的横杆连起两根长长的粗杆。
DNA的复制方式叫“半保留复制”,相当于将这架梯子中间的横杆劈开,两根粗杆分开后,分别用每一根粗杆作为模板合成出另一根粗杆,并最终组合成两架和先前一模一样的梯子,实现DNA扩增。如果接着将新合成的梯子继续分开当作模板,又能获得更多的新梯子。

但是如此基础重要的技术,其出现的历史也不过只有三十多年,比互联网出现的时间还要短(1969年世界上互联网的前身阿帕网ARPAnet建立链接)。
PCR技术的发明者穆利斯(Kary Banks Mullis)是一个充满争议的科学家,因为他个性放荡不羁,不愿意认真做研究还总是惹麻烦。



与现在相比,最初PCR的操作过程是非常繁复的。
因为,想要把DNA这架梯子的长粗杆分开,需要借助高达95℃左右的高温,之后降到55℃左右去寻找正确的复制起点,再回温到72℃形成完整的DNA新链,方才完成一轮扩增。
然而,最初在PCR所需要的材料(引物、脱氧核苷三磷酸、DNA聚合酶、含有镁离子的缓冲体系)中,DNA聚合酶并不耐热,一轮高温摧残下来便告失效,每一轮反应之初都需要人工重新添加。
好在后来人们从“住”在美国黄石公园热泉中的嗜热细菌体内获得了耐热的DNA聚合酶(Taq酶),才将科学家们从繁复的手工操作中解放出来。
现在只要将所有样品混合好,放到PCR仪中,不用再补加材料,就能实现神奇的DNA体外扩增,有些生物黑客甚至还在自家厨房的三个保温桶(分别调至55℃、72℃和95℃)中完成了这一“壮举”呢。

1993年,穆利斯获得了诺贝尔化学奖,世人们会永远记住他的灵光一现。
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