黄石公园和检测病毒有什么关联?

发布者:古莲花池 2020-5-6 12:01 来自: 环球解密

聚合酶链式反应(PCR)是一项利用DNA双链复制原理,促使DNA片段在生物体之外的环境下快速复制的技术。在最近世界瘟疫大流行的时代,这种技术对病毒检测起到了关键作用。


黄石国家公园的大棱镜温泉。(维基百科)


黄石国家公园(Yellowstone National Park)主体位于美国怀俄明州,部分位于蒙大拿州和爱达荷州,于1872年由当时的美国总统签署建立,是世界上第一个国家公园。黄石公园以丰富的野生动物和地热资源闻名。那里的温泉温度可以高达100摄氏度,达到沸腾的状态。

病毒检测和黄石公园有什么关系?

上世纪60年代,微生物学家布洛克(thomas Brock)路过黄石公园的时候,注意到那里的蘑菇泉(Mushroom Spring)里长着一层黏乎乎的金黄色的真菌。

他们发现,里面产生一种耐高温的生物酶。经过研究,其中一种名为嗜热细菌水生栖热菌(Thermus aquaticus)成为后来几十年里科学家操作和研究DNA的有力工具。

自从1953年科学家发现DNA的双链接构后,科学家面临着如何研究少量DNA样本的挑战。科学家需要将获得的有限样本在实验室内复制成为足够数量的样本,才能更好地进行研究。

科学家发现一种DNA聚合酶,在基因复制过程中起到了像DNA复制机的功能。在生物体内,细胞复制具有天然的DNA复制机制。可是在实验室环境下,就要采用特殊的办法。

上世纪80年代,美国生化学家穆利斯(Kary Mullis)发明了聚合酶链式反应,获得了诺贝尔奖。这种方法需要把DNA加热到接近百摄氏度的高温然后再冷却,反复进行。早期的实验中发现,每一次经历高温都会损伤DNA聚合酶。因此早期的DNA复制过程慢而低效。

后来穆利斯意识到,黄石公园的真菌可以生活在那样高温的环境中,意味着它们体内的DNA聚合酶具有耐高温的特性。

穆利斯成功了。多年来,从黄石公园温泉中发现的DNA聚合酶,极大改进了聚合酶链式反应的效率。现在科学家可以在几小时内复制数百万份基因拷贝。

这种技术在这次世界瘟疫灾难中,在检测病毒样本中起到了重要的作用。

佐治亚理工学院专注于研究南极洲多样性微菌的劳伦斯(Justin Lawrence)说,通过增强对微菌世界的认识,我们才知道如何保护自己,但是要具有实际应用中驾驭微菌的能力,必须先放眼世界了解生存在各种极端环境中的生物。

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