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不再“冷”的知识:DNA中得到的启示》
DNA,意为脱氧核糖核酸(Deoxyribonucleic Acid),是构成生命的基本分子之一,它是生物遗传信息传递的媒介。然而我们通常只知道DNA是由A、T、C、G四种碱基组成的,而真正有趣的东西却远不止如此。
首先,DNA的长度非常惊人。人类的DNA总长度估计为6.4亿个碱基对,如果将这个长度展开成一条直线,会有足足2米长。即使是单个细胞的DNA长度,也可以达到1.8米。这种超长的线性结构需要依靠一种被称为“染色质”(chromatin)的缠绕体系来组织和储存。这意味着每秒钟都有几十万亿次的秩序和混沌交替发生,因此保证染色体的稳定性和完整性是一道严峻的生物学难题。
其次,DNA中的一些碱基具有发光性质。在1985年,日本科学家由高松伸一郎和品川明朗发现,DNA中的一种特殊碱基叫做“环氧腺嘌呤”(8-oxoG)可以通过紫外线激发,产生微小的荧光。这些发光现象有可能会对DNA结构和功能的研究提供极大帮助,如萃取DNA、显微尺寸的活细胞研究等。
此外,DNA储存信息的顺序不仅决定了基因表达的方式,而且在生产过程中也影响着许多物质的化学合成效率。日前,来自德国坦宁(Tübingen)大学的化学家在实验中发现,有些翻译RNA的延伸链(E-tRNA)中具有“码字”(codon)的排列方式,其碱基组合的优劣会直接影响蛋白质的折叠和组成,这种现象被称为“翻译优化”(translational optimization)。
最后,学习DNA结构和功能对于现代科技的发展和应用至关重要。例如,美国斯坦福大学和哈佛大学的科学家们提出了一种名为CRISPR的基因编辑技术,它可以精准地在DNA序列中进行修剪、替换或添加碱基,使得疾病治疗、基因改良等意义重大的任务变成可能。
总之,DNA作为生命的“源头”,不仅在科学界拥有大量的研究价值,也在医学、工程、环保等方面有着广泛的应用前景。应该说,DNA的冷门知识已然不再冷门,而成为一条通向知识海洋的主要路径之一。