(3.8)-8.1科研典故：PCR发明者Mullis的奇幻人生

科研典故：PCR发明者Mullis的奇幻人生！愿你永远年轻，永远热泪盈眶，在追梦路上，永远保持热爱现在的生物学实验室里，几乎都会摆放着一台PCR仪，它几乎成了生物学、医学研究不可或缺的工具。PCR，聚合酶链式反应是体外扩增特异性DNA片段的通用方法，PCR技术可以让DNA在体外呈指数倍递增，仅仅10次的复制就可以得到原来1000倍的DNA。如果进行了20次的复制就能得到约100万倍的DNA了。不得不说，这是生物学研究历史上的重大突破。1993年，PCR技术问世不到10年的时间，其发明者就拿到了诺贝尔奖。KaryB.Mullis，一个又聪明又喜欢偷懒，思维跳跃得比光速还快的科学家。1945年，Mullis出生于美国南部的哥伦比亚市，他的家里世代务农，小时候的Mullis喜欢在山野中肆意奔跑。用好奇的双眼打量周围的鸟兽虫木，用玻璃瓶将甲虫和蚯蚓收集起来，他一度表现出了对科学的浓厚兴趣。他不玩火但是玩电，常把家里的开关关掉，还把鸡蛋和颜料混在一起给房子上色。他的母亲回忆说“他是一个活跃的孩子，但总是把事情弄得一团糟，这孩子对每一件事都兴趣盎然，我相信他的头脑是超人的”。17岁的Mullis就有了他的第一个发明，他把加热的硝酸钾和糖混在一起作为火箭玩具的燃料，一次燃料发生爆炸，差点引发了火灾。来到了大学的的Mullis学的是化学专业，在那个嬉皮的年代里，很多人都在吸食迷幻药，而化学专业的Mullis在制作迷幻药上更是有着得天独厚的优势。实验室里，别的同学都在好好做毕设写论文，他似乎从没有担心过要如何才能毕业，只是每天在药物的作用下经历着“奇幻之旅。眼看着毕业的日期一天天临近，他的论文却还一个字都没有动，所有的同学和他的导师都担心着他的毕业问题，他却仍然无所顾忌的享受着“奇妙世界”。一天，Mullis和往常一样吸食着LSD，突然他的眼前出现了星星，出现了黑洞，光怪陆离的画面在他眼前铺展开来，他仿佛看到了宇宙的源头。从幻觉中清醒过来的Mullis迅速的拿起笔，记下了刚才自己看到的一切。他将自己在幻境中看到的东西写成了论文，这篇“揭示了大爆炸宇宙学理论”的论文竟然被发表在了Nature上！一位生物化学的博士，竟然发表了一篇物理学的论文，还是在Nature这样的顶级期刊上。Mullis的论文让他的同学们都感到十分的诧异，最终，他还是顺利的拿到了学位。当他拿到了加州大学伯克利分校的生物化学博士学位后，生性浪漫的他却“弃科从文，开始写起了科幻小说，“我的确想写很多东西，我脑子里还有很多故事”。可科学对他的吸引力还是将他拉回了学术界，他来到了堪萨斯大学医学院和加州大学旧金山分校做博士后，在博士后的工作中，他需要宰杀很多的老鼠，他十分厌恶这样的工作。完成了博士后工作的他，去到一家甜品店工作。两年之后，他的好友Tomaswhite鼓励他回到科学界，给他介绍了一家私人生物技术公司，当时的生物技术还处于萌芽阶段，学术界的很多人都觉得，到私人公司工作和断送了学术生涯没什么不同。可Mullis却很喜欢这份工作，他欣然答应了好友的邀请。纵然他爱好广泛，可他心里知道，自己的职业只能是科学，“我确实从没考虑过任何其它的可能性”。Mullis来到了Cetus公司，公司的主营业务是基因产品，而他负责合成寡聚核苷酸（即短链DNA）为实验提供原材料。对于生化博士后出生的Mullis来说，合成寡聚核苷酸倒不是什么难事。可巧妇难为无米之炊，他的样品经常在实验做到一半的时候就不够用了。当时DNA的体外合成是通过模拟体内的合成方式，将一个个核苷酸按一定的顺序排列好，再连接在一起，速度慢得出奇，Mullis每天从早到晚的进行合成，做出来的实验品却仍然不够用，这让他感到十分的苦恼。1983年，在一个春天的晚上，心烦意乱的Mullis和他的女朋友驱车前往乡间的小屋度假，窗外是一片片绿油油的麦田，Mullis无心欣赏路上生机勃勃的景色。他的心里一直思索着要怎么提高核苷酸合成的效率，汽车不断的前进着，轮胎压过路面，留下清晰的印记，路上安静得只能听到车轮旋转和发动机的声音，“车轮旋转，对了，就是车轮旋转！”Mullis激动的把熟睡的女友叫醒，“你不会相信，这是多么不可思议啊！”睡醒惺忪的女友奇怪的看着他，他的眼睛却亮得发光。他立刻停下了车。极快的写下了他简单的想法，DNA复制一次能变成两个，复制十次就是2的10次方，1024个，复制二十次就有100多万个了，复制30次的话，就有10亿个了，这可比把核苷酸一个个连在一起要快多了。周一回到了公司，Mullis请一位图书馆员就“DNA聚合酶”为题进行了文献搜索，却没有发现DNA扩增的文献。随后的几个星期，Mullis向上百人讲述了他的想法，却没有一个人相信他的想法，他们都觉得Mullis只是在“胡言乱语”，纵然他们也不明白为什么没人做过这样的实验。“既然你们都不相信，那我就做出来给你们看”，接下来的几个月里，Mullis着手进行实验的准备工作，可他并不是特别擅长动手做实验，换了好几个DNA模板，尝试了不同的加热、降温周期，却依然得不到稳定的结果，最多只能在电泳凝胶上形成一条若有若无的线条。冷眼旁观的同事们有些幸灾乐祸的说，都说了做不出来吧，不然怎么之前都没人做过，真是浪费时间和精力，还不如多去合成一些DNA。1984年，当Mullis为他的PCR发明申请专利时，除了细菌遗传学家Lederberg（1958年的诺贝尔奖获得者）问了他一句，“这个方法行得通吗？”之外，他贴出的海报无人问津。抱着试一试的心理，Cetus公司给Mullis指派了几位技术员，给了从未接受过分子生物学的训练的Mullis很多帮助，终于在1984年的11月，在选择了25bp（碱基对）的DNA作为目的DNA，长度为11bp和13bp的引物后，他成功的进行了第一次的PCR实验，证实了PCR的可行性。PCR的应用成功在即，公司又指派了一位技术精湛的技术员辅助Mullis的实验，时的PCR并没有自动化的仪器，是一个劳动密集型的技术，位技术员的操作十分干净利落，得到了很多漂亮的实验数据，这些数据为PCR的实际应用提供了强有力的依据。1985年10月，Cetus公司打算在美国遗传学会年会上报告成果，了保险起见，他们决定投稿两篇文章。篇由Mullis执笔，以介绍PCR的理论为主，一篇由技术员执笔，以PCR的应用为主。生性自由贪玩的Mullis却又迷上了玩游戏机，到技术员将应用的文章写完并且投稿到Science杂志上，Mullis的文章还没有完成，到Mullis终于完成了他自己的文章，兴冲冲的将文章投稿到Science，却遭到了退稿，编辑说，“你这个文章前几个月已经有类似的成果了，该不会是抄袭的吧”。不甘心的Mullis又将文章投稿到Nature上，即便这次有公司的证明，Nature还是没有接受他的文章。怒气Mullis以为公司想要窃取他的技术成果，一气之下离开了Cetus公司。而实际上Cetus公司并不愿意抢夺属于Mullis的荣誉，公司的主管向沃森（DNA双螺旋结构发现者之一）推荐了Mullis。1986年的“人类分子生物学”专题研讨会上，Mullis向全世界报告了PCR的原理以及实际应用结果。Mullis的报告让台下的分子生物学大咖们又震惊又激动。PCR技术的发明和应用使得DNA体外扩增的效率提高了百倍