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不做人的小剪刀（相關技術背景科普，大白話版）（1 / 2）

眾所周知，dna是一種遺傳物質。它由四種較為簡單的脫氧核糖核苷酸分子組成，每個分子上都攜帶著名為堿基的標簽，所以我們就干脆用這四種標簽來指代這四種分子，分別為腺嘌呤a、鳥嘌呤g、胞嘧啶c、胸腺嘧啶t。

這四種核苷酸分子首尾相連形成了超長鏈條，就像一個個金屬圈嵌套形成的長鐵鏈，使得dna分子呈現出細長的纖維形態。

dna根據堿基互補原則，由兩條單鏈螺旋纏繞組成。由于堿基之間的氫鍵具有固定的數目和dna兩條鏈之間的距離保持不變，使得堿基配對必須遵循一定的規律:a一定與t配對，g一定與c配對。這就是堿基互補原則。

這些緊密排列的堿基，用極其晦澀難懂的語言記錄著生命的藍圖。在每一次生命的繁衍過程中，兩條dna長鏈都會解離螺旋構型各自為營，遺傳信息就是這樣代代相傳、永不湮滅的。

這些由氫、氧、碳、氮、磷等最簡單的元素組成的平淡無奇的化學物質，在億萬年間，始終流淌的地球生命河道里。它們就像世代珍藏的族譜，將先輩們的特征和記憶代代流傳，成就了子子孫孫與生俱來的驕傲和榮光。

早在百年前，孟德爾、埃弗里、赫爾希-蔡斯等偉大的科學家們，就已經證明了dna是遺傳物質，是生命繁衍生息的關鍵。但人類作為一種高級生命，對dna的探索，并不會止步于此。

70年前，弗朗西斯·克里克提出了遺傳物質決定生物性狀的過程——中心法則。

“中心法則”的核心內容是：dna通過轉錄和翻譯兩個步驟來指導蛋白質的生產，進而決定了我們長得多高、單眼皮還是雙眼皮、擅長音樂還是運動。

其中，轉錄指依據dna雙鏈中的一條鏈，依據堿基互補配對原則，生產出信使rna。而翻譯指將信使rna中的堿基排列解碼，每三個堿基對應一個氨基酸。多個氨基酸脫水縮合形成肽鏈，肽鏈又折疊成為蛋白質。

于是，形形色色的dna便決定了形形色色的物種和形形色色的人。作為世界上最復雜的生命，人類繁衍進化了幾十億年。

而這些由10的23次個原子組成、以納米為空間尺度、以微米為空間尺度在三維時空中運動和發展的物體的全部秘密，都線性地儲藏在區區30億個堿基對組成dna中。

可以說，dna是世界上信息密度最高的物質。在不到1微克的重量中，濃縮了一個生命的過去、現在和將來。

對于渴望理解生命奧義的的我們而言，dna就像建筑師的藍圖，提供了解析和探索生命的指南。

在過去的幾十年間，遺傳學手段幫助我們理解了許多人類基因的功能。當我們發現某個疾病患者體內存在某個基因的功能缺失，便自然而然地將這個基因與他的疾病聯系在一起。比如白化病、血友病，甚至更為復雜的某些癌癥和代謝疾病，都可以用如此簡單的手段加以研究。

緊接著，我們馬上也可以想象，如果有一天我們能夠改造基因，就能消滅某些頑疾，甚至是增強某些機能。

于是我們真的這么做了。

在過去的50年間，多種基因編輯相繼誕生，讓我們真正成為了生命的設計師，能夠修改生命的藍圖，從而治愈某些疾病。

首先，要從crispr技術說起，因為這一個，最為有趣，也最為傳奇。

早年間，一些科學家在研究大腸桿菌的時候，偶然間發現它的基因組dna上有一些看起來怪里怪氣的重復結構：有一段29堿基的序列反復出現了5次，兩兩之間都被32個堿基形成的看起來雜亂無章的序列隔開了。

大家都知道，dna作為遺傳物質，它的功能就是通過“中心法則”生產蛋白質。要么直接生產，要么輔助生產，而這種串聯起來的重復結構看上去兩者都挨不上邊。

幾年后，科學家弗朗西斯科莫西卡在另一種細菌——地中海嗜鹽菌里又一次發現了這種古怪的重復序列。大腸桿菌和地中海嗜鹽菌，從生活環境到進化歷史都毫無相似之處可言，這讓他十分疑惑。

于是他在海量的微生物中繼續尋找，竟然在20種不同微生物中都發現了類似的重復dna結構，把它們命名為crispr。