유전 공학의 전주곡은 무엇입니까?

사람들은 일반적으로 왓슨과 크릭이 DNA 분자 이중 나선 모델을 제안한 해를 분자 유전학의 탄생일로 삼았다. 물론, 이 발견이 없으면 분자 유전학이 없다. 그러나 이 발견을 하늘을 찢는 번개에 비유하면 멀리서 희미한 천둥소리가 울렸다고 할 수 있다. 분자 유전학의 대막을 여는 것은 시기상조이지만, 전주의 소리는 이미 분자 유전학 시대가 다가올 것이라는 메시지를 방출했다. 서곡을 연주하는 주인공은 누구입니까? 그들은 유전학자가 아니라 이론 물리학자이다. 아마도 생물학자들은 관찰과 실험에 익숙하고, 이론물리학자들은 추상적인 사고에 익숙해져 있기 때문에 멘델과 몰겐은 유전의 기본 법칙을 설명했지만, 지금은 물리학자들이 왜 유전자가 이렇게 안정되고 생명이 어떤 법칙을 따르는지 물어볼 차례다.

1932 년, 저명한 양자물리학자 닐스보르가 국제광학의학 회의에서' 빛과 생명' 이라는 제목의 강연을 했다. 그는 물질적 구조가 생명 현상을 완전히 설명하기에 충분하지 않기 때문에 물리학을 바탕으로 생명의 수수께끼를 해석하는 데는 몇 가지 기본 요소가 부족할 수 있다고 생각한다.

1935 년 볼의 한 학생인 델브뤼크는' 유전자 돌연변이와 유전자 구조' 이라는 제목의 논문을 썼는데, 유전학은 볼이 몇 가지 기본 요소가 부족하다고 생각하는 학과일 뿐이라고 생각한다. 물리학과 화학은 유전학의 신비를 설명할 수 없기 때문이다. 델뤼크는 유전학자들과 함께 초파리를 방사선으로 처리하여 돌연변이를 유발함으로써 유전자의 크기를 계산한 적이 있다. 그들은 유전자의 크기가 가장 큰 분자의 크기와 비슷하지만 일반 분자와는 다른 높은 안정성을 가지고 있다는 것을 발견했다.

유전자 안정성에 대한 논의는 또 다른 이론물리학자인 오웬 슈뢰딩거 (1887 ~ 196 1) 의 주의를 끌었다.

원래 세균의 단일 세포는 육안으로 검사할 수 없었지만, 단일 세균이 고체 배양기 표면에서 여러 번 분열된 수억 개의 세포가 모여 육안으로 보이는 균락을 형성할 수 있었고, 균락은 각종 상대성을 나타낼 수 있었다. 일부 염료와 유당이 함유된 배양기에서 유당을 발효시킬 수 있는 균락은 짙은 보라색과 금속광택을 띠지만 유당을 발효시킬 수 없는 돌연변이 균락은 거의 무색이다. 예를 들어, 스트렙토 마이신에 민감한 박테리아는 스트렙토 마이신을 함유 한 배지에 식민지를 형성 할 수 없으며, 스트렙토 마이신에 내성이 있는 돌연변이 박테리아는 그 위에 식민지를 형성 할 수있다. 예를 들어, 스스로 아미노산을 합성할 수 있는 세균은 이 아미노산을 함유하지 않는 돌연변이 세균에 균락을 형성할 수 없다. 대장균 염색체에 위치해있는 수천 개의 유전자가 있는데, 그 중 대부분은 세균이 적절한 배양기에서 상대적 특성을 나타낼 수 있게 한다.

유전학 연구에서 염색체에 유전자를 위치시키는 것은 기초작업이지만 가장 중요한 일은 아니다. 돌연변이는 아미노산과 비타민의 합성과 같은 생물의 다양한 생화학 반응을 연구하는 데 사용될 수 있다. 단백질 합성 및 DNA 복제와 같은 더 복잡한 대사 과정은 부분적으로 돌연변이에 의해 저장됩니다. 돌연변이를 이용하여 이러한 연구를 하는 과정에서, 우리가 비델과 타튼처럼 돌연변이가 우연히 나타나기를 기다리면 분자 유전학이 이렇게 빨리 발전할 수 없다. 여기서 방향 선별 돌연변이의 수단은 매우 중요한 역할을 한다. 다음은 일반적으로 사용되는 한 가지 방법을 간략하게 소개합니다.

페니실린 특이성은 대장균 세포벽 물질의 합성을 억제하지만 단백질 등 다른 물질의 합성을 억제하지 않는다. 따라서 같은 두 개의 대장균으로 배양된 시험관에 같은 양의 페니실린을 넣는다. 한 시험관은 냉장고에, 다른 시험관은 배양함에 넣는다. 두 시간 후에 이전 시험관의 생균 수는 증가하지도 줄어들지도 않고, 다음 시험관의 생균 수는 크게 줄어든다는 것을 알 수 있다. 배양함 속의 세균이 세포벽 물질을 합성할 수는 없지만 세포 안의 다른 물질은 끊임없이 합성되고, 결국 세포가 팽창하여 파열되기 때문이다. 냉장고 안의 세균은 온도 때문에 성장에 적합하지 않기 때문에 세포 안의 물질과 세포벽 물질이 더 이상 합성되지 않고 세포가 균형을 유지하여 죽음을 피할 수 있기 때문이다. 이 원리를 이용하여 돌연변이를 효과적으로 선별할 수 있다. 간단히 말해서, 구체적인 방법은 유기물이 아닌 페니실린을 함유한 배양액에서 방사선 등 돌연변이를 통해 처리된 야생형을 배양하는 것이다. 그 중 야생형 대장균은 성장할 수 있기 때문에 대량으로 죽임을 당하고, 스스로 아미노산이나 비타민을 합성할 수 없는 돌연변이는 성장할 수 없기 때문에 죽지 않기 때문에 돌연변이균을' 농축' 하고 쉽게 분리할 수 있다. 분리 돌연변이의 효율성을 더욱 높이기 위해, 먼저' 농축' 된 균액을 아미노산이 없는 고체 배양기에 접종하고 균락이 형성될 때까지 균락을 하나씩 표시한 다음 각종 아미노산만 함유된 배양기를 넣어 배양할 수 있다. 이렇게 두 번째로 자란 균락은 어떤 아미노산의 돌연변이를 합성할 수 없는 것이다. (존 F. 케네디, 아미노산, 아미노산, 아미노산, 아미노산, 아미노산, 아미노산, 아미노산, 아미노산, 아미노산, 아미노산) 다른 특별한 돌연변이들도 특별한 방법을 설계하여' 집중' 할 수 있다. 대장균을 이용한 유전 연구의 장점 중 하나는 각종 돌연변이를 쉽게 얻을 수 있다는 것이다. 이렇게 많은 돌연변이들이 우연히 발견된다면 분자 유전학 시대가 적어도 수십 년은 미뤄야 할 것 같다고 생각해 보십시오. 대장균을 유전자 연구 재료로 이용하는 데는 많은 장점이 있다. 배양기가 간단하고 맥포자균의 배양기에 바이오틴을 첨가해야 하며, 대장균의 배양기는 당을 제외한 모두 무기염이다. 대장균은 번식이 빨라서 많은 실험이 다음날 밤에야 결과를 볼 수 있다. 대규모 배양을 용이하게 하는 것도 장점이다. 복안색소나 합성 중간산물의 화학분석에 대해서는 수십, 수백 그램의 대장균 세포를 쉽게 얻을 수 있다. 대장균의 세포는 보존하기 쉬우며, 대량의 균주 (세균에서 균주라고 함) 에 대한 유전자 연구에 유리하다. 사용하지 않을 때는 균종을 저온 냉장고에 넣고 필요할 때 냉장고에서 꺼내면 세균이 부활할 수 있다. 그럼 누가 먼저 이렇게 좋은 연구 재료를 유전자 연구에 사용했을까요? 이야기는 레터의 소년 시대부터 시작해도 무방하다.

세균의 유전자 연구가 계속되고 있을 때, 분자 유전학 대극의 인물들은 이미 속속 무대에 올랐다. (윌리엄 셰익스피어, 유전학, 유전학, 유전학, 유전학, 유전학, 유전학, 유전학) 분자 유전학은 이미 생명과학의 각 분야에 스며들어 계속 발전할 것이다. 하지만 대본으로서 내용은 무한할 수 없다. 여기서 서술은 분자 유전학의 기초로서의 네 가지 측면으로 제한될 것이며, 이 네 가지 측면은 유전자 공학의 기초이기도 하다: 유전 암호, 유전자 표현, 유전자 조절, 유전자 돌연변이.