那個發明PCR、能讓DNA成億倍「放大」的好玩科學家去世了

2020-11-28 騰訊網

2019年8月7日，諾貝爾獎得主卡裡·穆利斯（Kary Mullis）因為肺炎去世，享年74歲。1993年，他因開發了聚合酶鏈式反應法（PCR）獲諾貝爾化學獎。這一發現不僅使警方能夠更好的利用DNA證據來對付罪犯，還激發了電影《侏羅紀公園》中利用化石DNA克隆恐龍的靈感。如今PCR已成為生物化學和分子生物學的一項核心技術，《紐約時報》如此評價：「具有高度原創性和重大意義，幾乎將生物學分為PCR前和PCR後兩個時代。」

卡裡·穆利斯丨TED.com

博士畢業後，開個麵包店

1944年12月28日，穆利斯出生於北卡羅來納州勒諾瓦。7歲那年他得到了一套化學組合玩具作為聖誕禮物，於是他有樣學樣地將鋁粉、硝酸鉀與少許其他物質混合在一起，並在酒精燈上加熱。很快，混合物變得又紅又熱，最終脹破試管，噴了出來，而7歲的穆利斯卻毫不懼怕，反而更興奮了，他在回憶錄裡寫到：「那時候我當然不知道發生了什麼事情，但從此我就認定科學充滿了樂趣。」

等上了高中，穆利斯和所有精力過盛的小夥子一樣，更不安分了。不過，別的熊孩子最多就是在院子裡放個大煙花，而穆利斯竟試圖在自家後院製造火箭——他還真把火箭燃料搞成了，萬幸沒出事故，所以毫髮無傷的上了喬治亞理工大學。1973年，他又獲得加利福尼亞大學生物化學博士學位。誰都以為他應該開始科研生涯了，但穆利斯竟在此時離開了科學領域，去幹嘛呢？寫小說。

穆利斯的小說沒什麼水花，雖然這段時間他的確鍛鍊出了不錯的文筆，但不久以後他再次轉行——這回，他開了一家麵包店。這位本該在實驗室工作的博士竟然開始在後廚忙活，估計差一點就要上《致富經》了，他的這種任性連朋友託馬斯·懷特（Thomas White）都看不下去了，後者不忍心看穆利斯浪費自己的才能，幾番勸說，終於把這個不走尋常路的朋友及時拉回科研界。穆利斯後來在懷特的引薦下來到加州的Cetus生物技術公司，成了一名DNA化學家。也就是在那，他做出了改變世界的發明。

和女友約會時，想著如何「放大」DNA

眾所周知，DNA作為一種最重要的生命基礎分子，包含大量的信息，是建構細胞內其他化合物的最終源頭，是生物獨一無二的身份密碼，人們可以用這個特性進行身份鑑定、考古探測、刑事偵查等等工作。可如果DNA片段太少，人們就無法獲得太多信息，需要對DNA進行「擴增」。

怎麼做？業內一直用霍拉納博士的辦法，先把DNA擴增一倍，然後對擴增後的DNA進行熱處理，以拆開DNA的雙螺旋鏈；由於熱處理後DNA聚合酶會失去活性，此時還要添加新的酶，然後重複之前步驟，這樣可使DNA再擴增1倍。

許多年來，大家都用這個麻煩又效率低的老辦法。穆利斯一開始也是湊合著用，但他在工作中遇到只有微量DNA的情況實在太多了，他不勝其煩，每天都在想，有沒有一種又方便，又能快速擴增DNA的辦法呢？

穆利斯為此著迷，甚至在和女朋友約會時也在思考。他想設計一個短的DNA合成片段，讓它去識別一個特定序列，然後啟動一個讓該序列不斷自我複製的程序。1983年的一天，他載著女友開車的時候，忽然靈光一閃：為什麼不先固定所需的DNA序列，然後用DNA聚合酶來複製它呢？他兩天沒睡，一直在改進自己的思路，回到實驗室做了許多次實驗，最終確定了一種新的方法。

穆利斯的電腦裡有一個文件夾，專門用來記錄他的奇思妙想，這一天，一個新文件夾出現在桌面上，它被命名為「聚合酶鏈式反應」，這就是後來大名鼎鼎的PCR技術。

聚合酶鏈鎖反應簡圖。看不懂沒關係，下面有動圖。丨Enzoclop/Wikipedia

「聚合酶鏈式反應」需要4種成分：

被複製的雙鏈DNA片段，稱為模板DNA；

兩個寡核苷酸引物：單鏈DNA的短片段，每一個都與模板DNA鏈上的短序列互補；

核苷酸，構成DNA的化學物質基礎；

一種（耐熱的）DNA聚合酶，它通過以正確的順序加入游離核苷酸來複製模板DNA（而且不會因為加熱而失活，這樣就不必反覆添加）。

這些成分被加熱，導致模板DNA分裂成兩股。然後將混合物冷卻，使引物附著在模板鏈上的互補位點上。接著，聚合酶可以通過添加核苷酸開始複製模板鏈，產生兩個雙鏈DNA分子。

重複這個周期，就能1變2，2變4，4變8……指數倍地增加DNA的數量——如果每個周期只有兩分鐘，一小時內周期就能重複三十次，而這就能產生超過10億個原始DNA序列的副本。

聚合酶鏈鎖反應的第一個循環：兩個引物分別與待覆制DNA的兩個鏈上的特定序列結合，然後DNA聚合酶開始分別地複製丨gifcat

在那段忙碌的時間裡，穆利斯的女朋友最終和他分手了，不過，情場失意事業得意——他後來獲得了諾貝爾獎。

他在諾貝爾晚宴上替兒子提親

其實在剛剛研究出PCR技術之後，穆利斯就預感自己會獲獎。不過喜訊直到1993年才傳來。接到獲獎電話後，穆利斯做的第一件事是——出去衝浪。於是「衝浪者獲得諾貝爾獎」成了那天的頭條新聞。

穆利斯思維天馬行空，愛開玩笑，總是做出驚人之舉，就算在諾貝爾獎晚宴上也不收斂——晚宴上他見到國王與王后，聽聞他們16歲的女兒性格叛逆，同樣為人父的他開起了玩笑：「她是一個16歲的公主，我相信她以後會健康成長。我兒子與她年齡相當，我甚至願意替我兒子向公主求婚——只要你們願意把王國的三分之一都給我。」

穆利斯與瑞典國王丨Bonham.com

穆利斯發明的PCR技術有著極其廣泛的應用。在醫學診斷中，該技術使直接從很小的遺傳物質樣本中識別細菌或病毒感染的病原體成為可能；它還被用於篩查鐮狀細胞性貧血和亨廷頓舞蹈症等遺傳病患者；進化生物學家可利用該技術研究從遠古物種化石殘骸中提取出微量DNA，法醫學家則利用PCR技術從犯罪現場遺留的血跡、精液或髮絲中識別犯罪嫌疑人或受害者。

如今這項技術變得更加廉價，更加自動化。這徹底改變了生物化學、分子生物學、遺傳學、醫學和法醫學等各個領域，並最終使人類基因組圖譜得以繪製出來。

真人版Rick姥爺

在獲得諾貝爾獎之後，穆利斯曾對《紐約時報》說，「我或多或少地受到了自己的欲望的支配，而不是別人的想法。我不認為現在我需要做一些更大更好的事情。」

穆利斯精明，尖銳，總是驚人地坦誠，經常發表一些令人大跌眼鏡的言論。他在1998年出版的自傳《心靈裸舞》（Dancing Naked in the Mind Field）中提出了許多打破人們對科學家印象的觀點，比如：他不同意支持氣候變化的科學證據，也不同意愛滋病毒導致愛滋病的證據，他還表達了自己對佔星術的信仰。

穆利斯的才智和他古怪的天性一樣聞名，他的種種出格行為，就像動畫Rick and Morty中那個天才又古怪的Rick姥爺，直率、怪異、知識豐富、無所顧忌，滿嘴奇思妙想的胡話，講述的故事引人人勝、富有洞察力。他為人充滿爭議，有多少人喜歡他，也就有多少人討厭他，但誰也無法否認他做出的巨大貢獻。

穆利斯丨諾貝爾獎官網

穆利斯的去世是科學界的一個損失，但他灑脫隨性，興致盎然地度過了豐富有趣的人生。這不能不說是一種完滿。就像他在自傳中寫的那樣：

「人類應該做的就是為生命的存在感到幸運……坐下來喝杯啤酒，放鬆。這就是為什麼在真正學會享受生活之前，人們不得不一次又一次地回到起點的原因。

「天沒有塌。」

參考連結：

https://www.dead-people.com/Kary-Mullis

https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/1993/mullis/biographical/

http://www.sogou.com/link?url=hedJjaC291PXp8cAo7eR0HcyUlSHJ9L62i_W2nY9bUDhk0lBNOTcV8SJAOYxbKQr50H12q7iq80.&query=Kary+B.+Mullis

https://www.thestate.com/news/state/south-carolina/article233664142.html

https://en.wikipedia.org/wiki/Kary_Mullis

作者：王江山

編輯：Luna

本文來自果殼，未經授權不得轉載.

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