虽然新年还早,但科学文献似乎已经确定了2016年诺贝尔医学奖的得主,也就是三个人。这是因为有了名为CRISPR-Cas9的技术,“人类技术基因编辑”才成为可能。三人组由詹妮弗杜德纳、艾曼纽夏彭蒂尔和冯章组成,他们分别在伯克利、柏林和马萨诸塞州工作。他们的技术以扭舌的名义复制了被病毒攻击的细菌。差不多100年前,生物燃料遇到了这种相互作用——小生命带来了更大的后果。
很多人都记得,当他们还是学生的时候,在遗传学研究(自1906年以来一直被称为遗传学)的初期,那是修道士格雷戈尔孟德尔用豌豆做的一个实验。植物来了苍蝇之后,直到今天才查出来,但是真正的秘密并没有揭开,这是基因研究者感兴趣的。他们想知道遗传基因的本质是什么,自1909年以来遗传基因就被称为基因。基因是由什么组成的?它们是如何构造的?你是怎么做你的工作的?
当生物学家学会转向微生物生命,并尝试在托盘中培养细菌时,这些问题的答案就会更接近了。100年前,弗雷德里克图尔特(Frederick Tourt)和费利克斯德恩(Felix D 'then)注意到了赫勒勒——今天,但忘记了微生物学家——一个人可以在固体介质中,然后让第二个孔被打出。如果加进去,会先形成草皮,是细菌的东西,比细菌还要小。这是指通过过滤器的结构,细菌仍然停留在那里。它们被称为病毒,意思是“毒汁”。
遗传原子
特沃特和德赫勒勒觉得他们找到了类似于遗传原子的东西,但他们对此无能为力。直到20世纪30年代,才有人能证明病毒不是果汁,而是能单独入侵并消灭细菌的微小颗粒。甚至在第二次世界大战后的几年里,人们已经知道细菌和病毒都有基因,并且可以在它们的杀伤相互作用中混合和交换这两种分子。1969年诺贝尔奖得主、柏林出生的马克斯德尔布鲁克扮演了一个突出的角色,而上面提到的三人组现在正在等待。
可以肯定的是,在德尔布鲁克的时代,研究人员首先关注的是一个老问题,即什么使基因存在于分子细节中,以及它们是如何构建的。但是,当著名的双螺旋DNA问题在1953年进入令人兴奋的解决方案时,一些遗传学家将注意力转向细菌和病毒之间的相互作用。
弹性细菌
人们早就注意到,有些细菌可以抵抗病毒,消灭入侵者,而不是被它们吃掉。一项更详细的调查表明,细菌有剪刀,它们用剪刀解剖敌人的基因组,从而使它们无害。进一步的分析表明,DNA被切割后可以重组。有了这些知识,不久之后,20世纪70年代的第一批团队能够进行基因重组,这很快被称为基因工程,并继续引起轰动。
几年前,大家都认为分子剪刀的质量和精度是无法超越的。事实上,因为这是对细菌基因的强有力和高度准确的观察——如果没有基因工程,这是不可想象和不可行的——他们的一些病毒攻击基因整合的遗传物质,并将其引入自己的细菌。如果一个老捕食者以已知病毒的形式再次靠近,细菌可以进行自我防御,并借助自身DNA中存储的信息,首先识别对手的基因,然后占领它们,然后切断它们。它拯救了自己。
细菌的免疫系统
专家们在这个棘手的过程中谈到了细菌免疫系统——因为他们知道这一点,他们不再恐慌。细菌防御装置不仅可以配备来自病毒的遗传信息,而且通常具有任何遗传信息,并被运送到生物基因组中的目标。在那里,他分离出一个基因,用另一个基因,就像文本中删除了一个词,换成了另一个词。对于手稿,这是编辑的工作。这就是为什么现在人们谈论编辑生物,包括人类。人类基因编辑——这是一项非常重要的工作,其成熟程度令人惊讶。起初,人们看着碗里的小生命。现在,大生活本身就是规模。她会怎么倾斜?