加州 128 号公路上的深夜顿悟:Kary Mullis 与 PCR 引物热循环的诞生时刻
1983 年 6月18日 · 三口恒温水浴锅、Klenow 片段 DNA 聚合酶、手动移液枪与冰盒
你知道吗?
加州山间夜风拂过本田车的挡风玻璃,公路路肩微弱的车灯下,两根反向平行的引物在草稿纸上悄然点燃了分子生物学的指数爆发核聚变。
科学史上最浪漫也最狂放的顿悟瞬间,发生在 1983 年初夏加利福尼亚州门多西诺县那条漆黑弯曲的 128 号沿海公路上。当时在加州 Cetus 公司担任寡核苷酸合成化学家的凯利·穆利斯(Kary Mullis),正开着他那辆老旧的本田思域汽车在山路夜风中飞驰,车灯划破森林夜雾。
在后来的自传中穆利斯回忆,当时他的脑海中正在反复盘旋一个困扰学界的难题:如何精准测定未知长链 DNA 上的单个碱基突变?忽然间,一道闪电般的逻辑击中了他的大脑:如果我不只用一条引物,而是设计两条反向平行的引物,分别卡在目的片段两端互补链上,并在变性解链后让聚合酶往中间对向延伸,会发生什么? 在第一个循环中,生成的两条新链在下一次加热解链后又会充当新模板;从第三个循环开始,两条引物外侧序列被彻底舍弃,目标片段将以 的几何级数呈指数级疯狂爆发!穆利斯激动得把车猛刹在路肩上,就着仪表盘微弱的红光在路费发票和纸片上疯狂推导热力学公式。
几个月后,他在 Cetus 实验室里用三口不同水温的电热水浴锅完成了人类历史上第一次 PCR 扩增,把寻找稀有基因从大海捞针变成了喷涌泉水,并以此夺得 1993 年诺贝尔化学奖。