公元1944年—DNA携带遗传信息

科学家花好几年才肯相信:DNA是遗传物质,不是蛋白质。1927年,俄罗斯生物学家尼可莱·柯 立佐夫首次提出这样的观念:个体特征藉由一种大型,以两股为结构,互为复制模板的遗传分子传递到子代身上。1940年,柯立佐夫命丧苏联秘密警察手下,虽然他无缘在有生之年看见DNA的庐山真面目,不过他的观点在四分之一个世纪后,由克里克与华生证实。

同样在1920年代,军医英国细菌学家弗德瑞克·格里夫兹对肺炎的病理机转很有兴趣,他在实验鼠体内注入两种肺炎链球菌(pneumococcus)其中一种—种是无毒性,表面粗糙的链球菌,以R代表; 一种是有毒性,表面平滑的链球菌,以S代表一一预期体内注入S型链球菌的实验鼠会死亡。 然而当格里夫兹先将S型链球菌加热使其死亡之后,再注入实验鼠体内,实验鼠不会罹患肺炎,也没 有死亡。在最关键的实验中,他先将加热死亡的S型链球菌与R型链球菌混合后再注入实验鼠体内, 导致实验鼠罹患肺炎而死。他推论这是因为R型链球菌转变为S型链球菌而致,然而他并没有描述其中的转变因子为何。

1930至1940年代初期,史七最重要的肺炎专家,加拿大 医生奥斯瓦·埃弗里试图鉴定格里夫兹所提到的转变因子为何。他和洛克斐勒大学医学院的同事科林.麦克劳德、麦克 林恩.麦卡提进行一场后世称之为「埃弗里-麦克劳德-麦卡提」的实验,他们重复格里夫兹的实验,并加以拓展,他 们并未杀死S型链球菌,而是以化学处理的方式移除或破坏细菌体内多种有机化合物,包括抑制蛋白质活性的蛋白酯。只有当他们以脱氧核糖核酸酶破坏DNA之后,所谓的转变因 子才停止作用。1944年,科学界确认DNA就是遗传物质的携带者。

公元1869年—脱氧核糖核酸(DNA)

1869年,DNA开始出现于科学界,毫无疑问是所有化学家和生物学家最熟悉的分子。当时,在德 国工作的瑞士物理学家、生物学家弗雷德里希·米歇尔对细胞核的化学性质极戚兴趣,从当地医院病人绷带上遗留的胆汁,取得淋巴细胞进行研究。化学分析的结果无法找出米歇尔期待看见的蛋白质, 他称这种未知的新物质为核素(nuclein)。

19世纪的最后10年,德国生化学家艾布瑞契·科塞尔从细胞核中分离出米歇尔称之为核素的物质,并且加以描述后重新命之为「核酸」,透过后续分析还发现其中共含五个有机基:腺嘌呤(adenine,A)、 胞嘧啶(cyosine,C)、鸟嘌呤(guanine,G)、胸嘧啶(thymine,T)丶尿嘧啶(uracil,U)’科塞尔称 之为碱基(necleobase)’这项发现也让他获得1910年的诺贝尔奖。后来,科学界发现核酸其实有两种: 脱氧核糖核酸(deoxyribonucleicacid)及核糖核酸(ribonucleicacid)。

费博斯·李文在家乡俄罗斯接受医学训练,然而受到宗教迫害的他只好于1893年前往美国,继续行医并研究生物化学。自结核症恢复之后,李文跟着科塞尔一起工作,经过数十年,到了1930年代中 期,于洛克斐勒硏究中心工作的李文正确指出核酸与糖(脱氧核糖及核糖)、磷酸基相连在一起,他把这样的结构称为核苷酸(nucleotide)’然而对于它们之问的键结 方式,李文的描述却是错的。到了1940年代晚期,奥斯瓦‧埃弗里的研究让科学界普遍接受DNA和遗传有关的观念,但DNA的化学 结构仍是科学界的一大谜团。

奥地利生物学家尔文·査加夫在1930年代离开纳粹德国,前 往哥伦比亚大学分析DNA碱基的化学结构。1950年,他发现每种 生物体内的DNA数量不尽相同,但是A、T和C、G的数量几乎一 样。1953年,法兰克林、华生和克里克发现DNA的双股螺旋构造(double helix) ,解开DNA之谜的最后一章。

约公元前35万年—尼安德人

菲利普夏尔.施默林(Philippe-Charles Schmerling,1790- 1836年)

受到博物馆的重建模型、书上图画和电影的影响.长久以来我们都以为尼安德人是蛮着腰身、口齿不清的野蛮人,头发遮住他们和人猿近似的特征。然而,近年来逐渐累积的证据显示,他们其实是 独立行走、用语言沟通、会使用工具、会埋葬死人遗体,并且脑容虱与我们相当,甚至比我们还大的人种,脸上的毛发不比现代人多。2013年,有12万年历史的尼安徳人化石出土。线索指出,这具遗骸生前患有纤维性发育不良症,这是种现代人也会罹患的癌症。如今博物馆内的尼安德人重建模型,外型更接近现代欧洲人,只不过有较大的头颅、较低的前额、没有下巴、骨架壮硕,双手和双臂也较为强壮。

1829年,菲利普—夏尔.施默林在 处山洞里发现史上第 具尼安德人孩童的化石遗骸,地点相当于现今的比利时境内,然而这具化石遗骸直到1936年才完成鉴定。1856年,第一具人型化石出现在德国尼安德山丘出土,也是尼安德人的名称由来,此后在西欧、近东和西伯利亚地区,陆续有许多化 石遗骸出土。尼安德人生活在60万至35万年前,人口数量臻至巅峰时,欧洲约有7万尼安德人。接着,在3万至4万5000年前尼安德人灭绝,致使尼安德人灭绝的原因至今仍众说纷纭,而我们对尼安德人的了解,或者我们自以为对他们的了解,仍充斥着各种莫衷是的说法。

根据DNA的分析结果,拥有共同祖先的尼安德人和智人大约在40至50万年前开始分化,尼安德人究竟是不是隶属于智人之下的亚种(subspecies)’至今仍是科学界争论不休的议题(另方则认为尼安德人是独立的人种)。

有好几千年的时间,尼安德人和现代人居住在相同的地理区域,应和现代人间产生混种繁殖。尼安德人的基因和现代人的基因相似度高达99.7%,欧洲人和亚洲人的基因则有1至4%源自于尼安德人。