生 命 奇 葩 _2- 第24部分

年在加利福尼亚州伯克利城的伯克利加利福尼亚大学攻读生物化学博士学　

位。获学位后，到堪萨斯州劳伦斯市的堪萨斯大学医学院和旧金山加利福尼　

亚大学做博士后。1979年受雇于加利福尼亚州埃默利维尔市的塞特斯公司。　

　　　　　马利斯从小就对科学表现出浓厚的兴趣。成年后，他的兴趣更为广泛，　

还曾涉足于诗歌、散文、小说、摄影、音乐等领域，思维十分活跃。用他母　

亲的话说，“他的头脑是超人的。”然而，塞特斯公司雇用他，是要他专门　

为用户合成一种叫做“寡核苷酸探针”的分子。寡核苷酸是核苷酸以特定序　

列排列的短链，能特异性地结合单股DNA中互补的核苷酸序列，因此在以放　

射性同位素标记后就可以作为探针去检测DNA样品中是否含有特异性的核苷　

酸序列，是分子生物学研究的一项极其重要的工具。不过，合成寡核苷酸探　

针的工作本身却因为有了自动化的合成仪器而成为一项简单的重复劳动。到　

了1983年，马利斯对这项索然无味的工作已经完全没有兴趣了，实验室冰箱　

里堆满了自动化仪器制造出来的寡核苷酸分子，马利斯的脑子也有条件可以　

去思考许多别的问题了。　

　　　　　那天晚上马利斯在驾车时思考的问题是如何改进英国科学家、两次诺贝　

尔奖获得者桑格所建立的DNA序列测定技术。他认为他的改进方案十分简　

单：加热使DNA双链解开成为单股　（分子生物学上称为“变性”），合成1　

对分别与每一单股上某段序列互补的寡核苷酸作为“引物”，并使之与每一　

单股按互补序列结合（分子生物学上称为“退火”），在4种三磷酸双脱氧　

核苷存在的情况下加入DNA聚合酶，使引物按所结合的DNA模板的序列延伸　

其互补核苷酸，根据所延伸的互补核苷酸就可以知道模板上的核苷酸，从而　

测定模板DNA上核苷酸的排列序列。马利斯接着思考各种可能使他的改进方　

案出现差错的种种问题，其中最大的问题是假如样品不纯，含有游离的三磷　

酸脱氧核苷，就会取代在实验时加入的三磷酸双脱氧核苷而干扰实验结果。　

　　　　　马利斯几乎每行驶1英里，就会萌发出一种可能的解决方法，但都是一　

想出来就被否定了。后来，当他往下驶向安德森谷时，突然产生了一种从美　

学和经济学角度都引起他极大兴趣的想法：分两次使用DNA聚合酶，即在正　

式反应之前，先用DNA聚合酶预先进行一次假反应，把混入样品的三磷酸脱　

氧核苷去掉。　

　　　　　想到这里，马利斯的思路一下子跳跃到了一个全新的高度：分两次使用　

DNA聚合酶，进行2次反应，实际上使DNA样品又加倍了！　

　　　　　马利斯兴奋极了！他开始心算2的各次方：他大致记得2的10次方为　

1024，2的20次方为1000000左右。他把车停下，拿出铅笔和纸计算，果然，　


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2的20次方是1048576。也就是说，1段DNA样品或1个基因，在1对寡核　

苷酸引物和4种三磷酸脱氧核苷存在的条件下，经DNA聚合酶的作用，通过　

　“高温变性—低温退火—中温延伸”这样的20次循环，只需1个小时多一点，　

就可以扩增成为百万左右的拷贝。据马利斯自己说：“那一夜，因为DNA炸　

弹在我脑海里爆炸而使我无法入睡。”　

　　　　　星期一他回到塞特斯公司后，立即以DNA聚合酶为题进行一次文献检　

索。没有发现有关DNA体外扩增方面的文献。1984年他申请了专利，并在塞　

特斯公司的科学年会上贴出了一张描述PCR的海报。马利斯说：“分子生物　

学家和其他研究DNA的人看到了PCR竟然如此简单之后的第一个反应几乎都　

是：我怎么没有想到呢？”　

　　　　　PCR技术以后又得到不断的改进。其中最主要的一项改进是改用从美国　

黄石公园温泉中耐热水栖菌提取的耐热TaqDNA聚合酶。马利斯起初用的大肠　

杆菌DNA聚合酶由于高温失去活性，所以20次循环就要加20次酶。改用Taq　

DNA聚合酶后只需加1次即可。这项改进使自动化热循环仪的研制成为可能。　

　　　　　PCR的应用实在是太广泛了。1993年在上海举办的东亚运动会是世界上　

第1次用PCR技术鉴定女运动员的性别；每名女运动员只需在报名时留下一　

根头发即可。公安司法部门利用罪犯在作案现场留下的血斑或精斑即可通过　

PCR扩增而鉴别罪犯。医学上用PCR检测各种病原体以及研究与疾病有关的　

基因进行基因诊断。农业上用PCR研究作物中对人类有重要意义的基因。基　

因工程中用PCR克隆目的基因。考古学上用PCR研究古代生物残留下来的DNA　

等。它可以算是当前生命科学领域中应用最广泛也是最普及的一项技术了，　

马利斯为此而获诺贝尔奖是当之无愧的。　

　　　　　马利斯还准备用PCR来扩增著名人物的DNA，保存在人工宝石里做成项　

链、耳环或其他饰品作为纪念物出售。他已经买到已故著名歌星猫王艾尔维　

斯·普莱斯列的1绺头发，还悄悄地合法取得了玛丽莲·梦露、林肯、爱因　

斯坦等几十个名人的一小段头发。当然，这不会产生“侏罗纪名人公园”的　

结果，也不用担心会不会发生爱因斯坦向林肯解释相对论或是关公大战秦琼　

等场面。　

　　　　　马利斯的思维方式是从一个想法迅速地跳跃到另一个想法，并善于在这　

些跳跃中捕捉灵机一动所迸发的火花。把握灵感，是马利斯成功的秘诀。　


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