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[2011，让浪漫飞] 风动石讲古（八）：浪漫让科学飞

风动石
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标题: [2011，让浪漫飞] 风动石讲古（八）：浪漫让科学飞 (2825 reads) 时间: 2011-1-08 周六, 16:46

作者：风动石 在生活风情发贴, 来自【海归网】 http://www.haiguinet.com

[2011，让浪漫飞] 沙龙招贴启示：科学的反义词是浪漫

这个定义，把科学和浪漫对立，是大大地荒谬，是一种偏见！风动石今天就要告诉你，浪漫如何让科学飞。

不过有这种本事的人很少，首先应该把在中国大陆接受过高等教育的银（包括笔者本人）排除掉。中国的应试教育的拿手本事是用填鸭式灌输和死记硬背把我们的任何创造性思维的萌芽毁灭掉。（从此中国人既不浪漫也不“科学“，连个诺贝尔科学奖也从来没有得过。好不容易得了和平*奖，那椅子还空着，太不浪漫了）

科班出身，做研究按部就班的人也可以排除掉，只有那些从“out of the box”想问题的人，”男人不坏，女人不爱“的人，敢一个人和全世界的权威作对的人等等才可能用浪漫让科学飞。

Craig Venter是其中一个例子。Venter属于不好好学习的那一拨。高中的时候差点因学习成绩不好而退学。据揭发他那时候整天不是追女孩就是去冲浪。Venter年轻时的思想意识很左，上世纪70年代的加州又是反对越战运动的大本营。Venter被征召到越南战场，想尽办法溜回美国。美国一大好处是服了兵役，就可以得美军给的一笔钱上大学。Venter于是在UCSD 拿了才学士到博士的三个学位，开始了他的学术生涯。随后，Venter到纽约州立大学水牛城分校担任教授。Venter做了一件非常犯忌的事：”师生恋“，并抛弃了发妻，与自己的学生Claire Fraser成婚。1984年，Venter退出纽约州立大学，加入NIH。国际人类基因组计划是1990年10月启动的，由美、英、日、法、德、中等国政府组织的研究人员参加，可谓”6国联军“。项目计划耗资30亿美元，在 2005 年完成全人类基因组的全部测序工作。Venter以军人的豪情，准备“一枪打天下“，在人类基因组测序方面插一杠子，一鸣惊人。1998年5月，Venter组建了塞莱拉公司（Celera Genomics）并声称要在3年内完成人类基因组的序列测定。主导官方人类基因组测序的美国国家人类基因组研究所慌了手脚，急忙发表声明说，“人类基因组计划”的全部基因测序工作将比原计划提前两年，即在2003年完成。这里Venter他们使用的是“鸟枪测序法”（shotgun sequencing），这种方法通过把整个人类基因组样本随机断裂成上百万个小碎片，然后给这些碎片测序。通过计算机辨识碎片中重叠的部分，再把这些碎片拼接起来，形成完整的DNA序列。鸟枪测序的基本步骤包括：1.构建文库；2.两端测序；3.序列拼接；4.序列重叠群；5.填补序列间隙。其优点为流水线操作；计算机测序速度奇快；和不需要遗传或物理图谱。鸟枪比起“国家队”使用的传统“Sanger法”，或称“链中止法”高效多了。“Sanger法”是给基因一个一个的测序，虽然可能更精确，但其效率实在太差，由此导致整个人类基因组计划的进度非常缓慢。2000年4月6日，Celera Genomics突然宣布它们已经完成了基因测序工作。

Craig
尴尬万分的美国国家人类基因组研究所一方面由所长Francis Collins出面发表声明说，Celera的测序结果值得怀疑，他们本该对基因测序数据核查10次，却只核对了3次等等。另一方面，紧急进行政治操作，请美国政府出面搞掂“坏小子”Venter。技术上搞不过Venter，政治能量却巨大的Collins请动了当时的美国总统克林顿，让他施加巨大压力，Venter不得不屈服了。于是，克林顿2000年6月26日在白宫郑重宣布，“人类有史以来制作的最重要、最惊人的图谱——人类基因组草图完成了“。站在克林顿身边的两位科学家，一位是一直为政府服务的Francis Collins，另一位则是Craig Venter。另外一个安排是2001年2月，Venter团队所做的人类基因组测序报告发表在《科学》杂志上，Collins带领的美国国家人类基因组研究所的报告同时发表在《自然》杂志上—— 两个研究组织同时公开他们的研究成果，但不是联合研究的成果。”政府军“通过不太光明的手段，总算挽回一点面子。

Venter的故事是一个人一枝枪（shotgun)打败6国联军，这个科学家够浪漫的吧？2010年5月，Venter再掀狂澜，他宣称合成了人造生命。这个就不在这里展开了。

PCR的发明，是一个更浪漫的科学故事。

Kary Mullis--another "bad boy"

“聚合酶链反应”（polymerase chain reaction，PCR）是Kary Mullis发明的。PCR的威力，是能将微量的DNA样品成千上万倍地扩增。它利用DNA双链复制的原理，将一条DNA序列不断加以复制，使其数量以几何级数方式增加，就可用来做定性的分析及各式各样的应用。DNA双螺旋结构于1953年发现，自此确立了它就是细胞里携带遗传信息的分子。第一个细胞内用来复制DNA所需的聚合酶（polymerase，即PCR之P），也早在1956年分离成功。几十年来，在试管内复制DNA已是许多实验室的例行工作，但就是没有人想到以PCR 方法大量复制DNA，就算想到也不认为可行。

Kary Mullis是一个生物化学家，1972在UC Berkeley取得博士学位。他是另外一个“Bad boy”，不但桀骜不驯，而且还吸*毒。当他还是一个博士生时，有一次在吸食迷*幻*药，人处于飘飘然状态时，居然想出了一个解释宇宙大爆炸学的假说，写了一篇文章，投到《自然》期刊，编辑鬼使神差的就接受了。有了这篇文章，他的PhD也就到手了。因为有文章发表在《自然》的教授已然不多，学生更是少见。
Mullis另一个终生爱好是女人，也不知道他换过几个老婆。博士学位到手后，他随着新婚的第二任妻子来到堪萨斯州，因妻子的关系进了该州的医学院就读，他也在那儿的心脏科找到与其学位并不相称的工作。不久他就感到厌恶，因为实验需要宰杀许多老鼠。1975年，他与妻子仳离，又与后来的第三任妻子回到加州湾区，在第一任妻子所有的一家糕饼店当了近两年的经理。1977年，才又回到旧金山加州大学医学院的药物化学实验室，走的仍然不是学术的正途，也同样在不久以后，对新工作感到厌烦。1979年，没Mullis进了湾区一家名叫Cetus的生物技术公司任职。当年，生物技术公司还处于萌芽阶段，学术界人士离开象牙塔的庇荫到这种私人企业工作被认为是非常掉价的事。然而Cetus却是一个极为特殊的公司。它集结了一批有能力、有梦想的科学家，在自由开放的风气下，共同朝既定的目标前进。这和一般学院里各大教授及实验室的主持人关起门来各行其是的做法，相当不同。Cetus聘用Mullis，是想借重他有机化学合成的专长，负责合成寡核苷酸（短链的DNA分子），以供实验所需。Mullis做的工作，不算什么研究，只是设法改进寡核苷酸合成的效率而已。他花了很多时间玩当时刚流行的个人电脑（还不是IBM的），也经常提出古怪的想法，其中大部分都是错的。和Venter有点同病相怜的是，Mullis处理人际关系很差劲，他争强好斗、不接受批评的个性，也令他到处结怨。他在工作单位与异性的关系，更惹出许多麻烦。
PCR的点子，也就是在这个时候诞生的。根据Mullis自己的说法，那是在1983年春天的一个周五晚上，他开车带着女友Jennifer前往乡间的小屋度周末。经过了N+1个小时的荒唐之后，女朋友软的像滩泥，在副驾驶座上酣睡。Mullis却仍然神采奕奕，精神焕发，一边握着轿车的方向盘，在一条通向北加利福尼亚Redwood country的山路上蜿蜒前行，一边对这连绵不断，扑面而来的街灯若有所悟。一段象征着DNA反复复制的景像，在他的脑海里电光火石般闪现。
Mullis自己的描述如下：
“那天晚上，空气中弥漫了潮湿气味和七叶树花瓣的香味。对路边白色树干不经意的一瞥使我脑海中闪现了火花……太高兴了，在脑海中我开始了对2的乘幂：2，4，8，16, 32……。我隐约记起2的10次幂是大约1000，并且2的20次幂大约为一百万。我停下我的汽车在公路旁侧，俯瞰安德森山谷。从手套兜里拿出铅笔和纸 ——我需要验算我的计算。我的熟睡着的乘客Jennifer晕头晕脑地抗议我停下车来及它的灯光，但我大叫说：我有了一个奇妙的发现。她不知所以然的又睡去了。我确证2的20次幂确实超过了一百万以上，并且可依此类推。

沿这条路又走了大约一英里，我发现了反应产物中的其他方面。用引物进行几轮延伸后，延伸产物解链，再与新的引物杂交并延伸，呈指数增长的DNA链的长度是固定的。因为它们的末端被寡核苷酸引物的5’引物末端严格限制。我可以通过设计与序列两端杂交的引物来获得起始DNA样品的较大片段。这个片段是一个特定长度的分离的单元。

我再次停下车来并开始画与DNA线性分子杂交和延伸的流程，一个循环的产物成为下一个链式反应的模板……。Jennifer晕晕糊糊地再次抗议。“你不会相信，”我大叫，“简直不可思议!”

因为这个发明，Mullis荣获1993年的诺贝尔化学奖。他的专利据说卖了3亿美元天价。很科学，很浪漫吧？

总结：浪漫要让科学飞，科学家必须能吸毒会泡妞，在泡了N+1小时妞后还能精力旺盛地思考重大科学问题，能够顿悟长期困扰科学界的关键问题，并有“out of the box”的思考能力。你行吗？？？

作者：风动石 在生活风情发贴, 来自【海归网】 http://www.haiguinet.com

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