能不能人工复制DNA

自从DNA的复制过程被阐明后，人工复制DNA已成为许多科学家孜孜不倦的探索目标。这是因为，能从生物体中提取到的DNA数量实在太少了。如果直接用这些DNA作为样品，很难保证实验结果的准确性。比如，想要依靠基因诊断来检测人的遗传病，会因为样品数量的不足而产生误诊。同样，犯罪现场所遗留的血液或其他样品的数量往往也非常少，要是仅凭这些样品来进行DNA分析，根本没办法精确锁定犯罪嫌疑人。

在一个个迷你试管里，PCR反应即将进行

在思考人工复制DNA的科学家中，最突出的要数美国生物化学家穆利斯了。1983年4月的一个傍晚，这位39岁的生物化学家，正独自驾车徘徊在美国北加利福尼亚的山间公路上。他无暇顾及四周的美景，对山间清新的空气也提不起兴趣，在他脑海中翻腾的净是DNA复制的过程和复制所需要的条件。他认为，要想人工复制DNA，一定要模仿生物体中DNA复制的过程。由于只要加热到一定的温度，双链DNA就会一分为二，变成两条独立的单链。当温度逐渐降低到一定温度时，两条独立的单链又会恢复成一个双链DNA分子。因此，形成独立的单链成为DNA复制的第一步。想要在体外复制DNA，就要借着DNA分子分开成两条独立单链的时机，让携带着A、T、G、C这4种碱基的脱氧核糖核苷酸作为“原材料”与单链结合，形成一条新的单链。这样，两个一模一样的DNA分子就会形成。一轮反应后，还可以继续循环这个过程，让DNA持续复制，使DNA数量扩增成千上万倍……

一台PCR仪上可以同时进行成百上千个PCR反应

有了这个念头，穆利斯非常激动，但人工复制DNA还面临一个难题，谁有能力把“原材料”组装成新的单链，还要能耐受反应中的高温？经过反复测试比较，穆利斯把目标集中在Taq酶上。Taq酶是一种从水生栖热菌中分离出来的蛋白质，既能够耐热，又能以已有的DNA单链为模板按A配T、G配C的原则组装出新的单链。一切准备就绪，穆利斯为这种反应起名为聚合酶链式反应（PCR）。

当穆利斯对人工复制DNA成竹在胸时，他将自己的想法告诉了美国的西特斯公司。西特斯公司立即按照穆利斯的思路，制造出了一台能够调控温度的机器。在这种仪器中，只要加进所需要复制的DNA片段、Taq酶、一些短的DNA单链以及4种原材料后，在加温、降温开关的控制下，就能使DNA片段成倍复制了！随着反应的进行，DNA的数量迅速1个变2个，2个变4个，4个变8个……呈现出指数级增长。PCR技术彻底解决了样品数量奇缺这一难题。现在这项技术已经成为生命科学领域应用范围最为广泛的一项实验技术，成为推动生命科学发展的有力工具。（吕宝忠）

研究人员在实验室中使用PCR仪

【科学人】穆利斯

穆利斯（1944—）生于美国，年仅39岁时，他就发明了能大量克隆DNA分子的“聚合酶链式反应”，即PCR技术。美国的西特斯公司根据他的创意，制造出了PCR仪。从此以后，即使是极微量的DNA，如琥珀中的一丁点DNA，也可大量产出相同的DNA。由于他的这项贡献，穆利斯获得了1993年诺贝尔化学奖。

【微问题】PCR反应与核裂变有什么相似之处？

【关键词】DNA复制　聚合酶链式反应