DNA結構不止雙螺旋一種，你可能上了個「假學」

每次撰寫有關DNA的文章時，總會有莫名的喜感，愉悅之情源於DNA雙螺旋結構的發現過程，不亞於一場「清宮大戲」。

眾所周知，揭示DNA雙螺旋結構的是沃森和克裡克兩人，沃森和克裡克也因此獲得1962年諾貝爾獎，而事實是雙螺旋結構的發現，要再加上富蘭克林、威爾金斯和葛斯林三人。

克裡克和沃森

1950年，威爾斯金和他的學生葛斯林在劍橋大學國王學院研究DNA結構，發現提純後的DNA非常適合用X射線衍射分析，為加快進程，學院領導在1951年1月，邀請了當時在X射線衍射技術方面略有名氣的富蘭克林進入實驗室，負責DNA結構研究。

為了讓富蘭克林儘快熟悉，學院領導派葛斯林協助她。所謂一山不容二虎，一個實驗室也沒容下兩位科學界大佬，實驗室「一把手」之爭拉開序幕。

羅莎琳德·埃爾西·富蘭克林

1951年年底，富蘭克林發現DNA可能是螺旋結構，主角沃森和克裡克得知消息後，便按照猜想搭建出三股螺旋的DNA結構，邀請富蘭克林參觀。誰知富蘭克林參觀後對兩人一頓臭罵，並利用關係強制暫停兩人的實驗，這讓沃森和克裡克是有苦說不出。

直到1952年5月，葛斯林在實驗過程中拍下著名的照片「Photo 51」，發現DNA可能是雙螺旋結構。念於舊情，葛斯林繞過和自己合作的富蘭克林，第一時間將照片拿給自己的導師威爾斯金，誰知威爾斯金拿到照片後卻據為己有，並找沃森和克裡克「顯擺」，以證明自己的能力，結果釀下「滔天大禍」。

Photo 51

受到照片啟發，沃森和克裡克迅速重啟實驗，並於1953年4月25日發表論文，作者署名卻對其他三人隻字未提，兩人也順利拿下諾貝爾獎。這段故事細說起來可不比《甄嬛傳》差。

沃森和克裡克漫畫形象

回歸正題，DNA作為多數生物體的總設計師，主要遺傳物質，DNA分子雙螺旋結構的提出，幫助我們更深刻地了解了生命的本質，是現代分子生物學重要裡程碑之一。

DNA分子雙螺旋結構和A、G、C、T四種核苷酸的發現，完美解釋了DNA雙鏈結構形成原理，可為何呈螺旋狀卻始終是迷，當今普遍認為，在無外力情況下，微觀粒子會「自轉」和圍繞某軸「公轉」。同理，核苷酸分子在DNA內也具有該特性，反映到大分子上就會呈現出螺旋結構。

在所有人都以雙螺旋結構為基礎解釋生物本質時，1987年，蘇聯科學家Mirkin發現了一種三鏈螺旋DNA，該發現引起廣泛討論和研究。三鏈螺旋DNA迅速成為科學界熱門的話題，並且科學家發現三鏈DNA在基因編輯方面具有高精準度等特點，是優異的基因編輯器。

早期研究中，受科技水平限制，科學家認為三鏈DNA的形成主要是單鏈上核苷酸被嚴格控制，每條單鏈由類鹼基組成，分為嘌呤鏈和嘧啶鏈，三條鏈由氫鍵相連組成三鹼基體，且長度較短，只有嘌呤-嘌呤-嘧啶和嘧啶-嘧啶-嘌呤兩種。

直至1992年，科學家發現，拋除GC或AT鹼基互補形成的常規氫鍵，TAT和CGC也可以配對形成Hoogsteen氫鍵，且具有專一性，三鏈結構中，單鏈DNA會與雙螺旋結構中某一DNA單鏈形成Hoogsteen氫鍵，纏繞在雙螺旋大溝上。

能形成三鏈DNA的線性單鏈DNA鹼基序列

並且科學家發現三鏈DNA可以影響基因的表達和轉錄。如果人類某段基因出現突變或不想讓它表達，我們完全可以合成一段單鏈DNA，與該基因結合，形成三鏈DNA阻止基因表達和轉錄。

相信在不遠的將來，我們完全可以用該技術實現對人類基因的縫補，就像補胎一樣，漏氣補一下就好。

除去三鏈DNA，2018年4月23日，四鏈DNAi-motif被證實存在於生物體內，與三鏈DNA一樣，四鏈DNA結構之前只存在於計算機和體外細胞中，很長一段時間內被認為是一種假想。研究結論發表於《Nature》雜誌。

四鏈DNA在生物體內的發現，完全顛覆了人們對DNA結構的認知，來自澳大利亞的研究人員表示，四鏈DNA出現在特定時間的染色體端粒中，可能與基因開啟或關閉相關。

i-motif四鏈DNA的出現，讓長久沉迷計算機研究DNA多種結構的科學家鬆了口氣，該結果除去本身具有的生物學意義，也側面證明該領域科學家的付出是有價值的。

除了上述結構，十字架形DNA結構也被科學家在計算機中合成，雖然迄今為止三鏈和十字架結構的DNA未發現存在於生物體內，但是四鏈DNA的發現讓一切皆有可能。

結尾

DNA結構不是一成不變的，雙螺旋也不是唯一結構，我們現在也許無法理解它，但應該「允許」它的存在，科學的發展就是常識不斷顛覆，概念不斷擴充，體系不斷重構的過程。相信隨著科學的發展，「我上了個假學」的感覺會越來越多，科學發展必定伴隨著觀念顛覆。

迄今我們都無法完全解答DNA結構之謎，是否意味著人類離編輯基因還很遠，你覺得呢？

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