高中生物科学家小故事分子生物学奠基人梅塞尔森

分子生物学奠基人梅塞尔森梅塞尔森（MatthewStanleyMeselson,1930-），分子生物学的奠基人之一，证明白DNA的半保留复制，发觉了mRNA、Ⅰ型限制性内切酶以及碱基错配修复机制，还提出了闻名的基因重组模式，为分子生物学的发展奠定了基础，2004年获得拉斯克医学特殊奖。1930年5月24日，梅塞尔森诞生于美国科罗拉多州的丹佛，从小就憧憬成为一名化学家，能够在自己父亲的地下室和车库中建立一个大的试验室是他当时的志向。在其次次世界大战期间，梅塞尔森在暑假期间参与了暑期学校，获得了足够的中学学分，提前一年半毕业。然而，当他试图从中学的注册官那里获得毕业证书时，他被告知，为了获得中学毕业证书，他须要接受满三年的体育教化，而提前毕业的他无法满意这一条件。在1946年16岁时他进入芝加哥高校，因为该校不须要中学毕业证就可以入学，准备学习化学。然而，在芝加哥高校，在1946年到1949年间梅塞尔森作为本科生只能学习文科，包括历史和古典文学，因为他到高校后发觉芝加哥高校已经取消了化学和物理等专业领域的学士学位。完成学业后，梅塞尔森花了半年时间在欧洲旅行，在那里他花了大部分时间用于阅读和交挚友。1949年，斗争的破坏力在欧洲仍旧很明显，冷战的惊慌局势也起先出现。其次年，梅塞尔森回到加州理工学院，再次起先大一的学习，但他不喜爱他所选的大多数课程的教学方法。然而，他报名参与了莱纳斯-鲍林的新生化学课程，他很喜爱这门课，并在同一年为鲍林做了一个关于血红蛋白结构的项目。梅塞尔森随后回到芝加哥高校学习了一年的化学、物理和数学课程，不过他并没有获得另一个学位。其次年，他被加州高校伯克利分校的探讨生物理学课程录用，并在那里呆了一年。1953年夏天，梅塞尔森在马德雷山脉鲍林家的一个游泳池聚会上遇到了鲍林（他与鲍林的儿子彼得和女儿琳达是挚友），鲍林问他下一年准备做什么。当听到梅塞尔森回答说他准备回到芝加哥高校时，鲍林马上邀请他到加州理工学院和他一起起先探讨生学习，梅塞尔森同意了。作为莱纳斯-鲍林在加州理工学院化学系的探讨生（1953-1957），梅塞尔森的博士论文是关于平衡密度梯度离心法和X射线晶体学。他在加州理工学院担当物理化学助理教授，然后是高级探讨员，直到1960年加入哈佛高校老师队伍。1954年，梅塞尔森和当时在加州理工学院的斯塔尔相遇，两人很快就成为了科学上的好友，他们在一起探讨当前生命科学的热点问题，而最令他们感爱好的是沃森和克里克提出的DNA半保留复制假说，最终促使他们确定设计一个试验来最终证明或反对这个复制模式。1958年，梅塞尔森首先构思了平衡密度梯度离心技术的理论基础，而且试验显示这种技术可以有效地用来分别有微小密度差别的生物大分子，接着他和斯塔尔就利用这种技术解决了证明DNA的半保留复制问题。梅塞尔森和斯塔尔通过利用含有不同质量数的同位素（15N和

14N）的培育基进行大肠杆菌培育，然后对细菌的DNA进行密度梯度离心，最终证明

DNA是以半保留方式进行复制，从而用试验说明白沃森和克里克假说的正确性。图1证明DNA半保留复制的试验示意图梅塞尔森和斯塔尔两人设计的这个精妙同时具有确定意义的试验，现在已被看作是生物学中最漂亮的试验之一，甚至作为一个经典试验成为分子生物学的一个重要象征，在很多生命科学教科书中被具体的介绍。密度梯度离心试验为沃森和克里克的

DNA半保留复制模式和双螺旋结构模型供应了强有力的支持，进而大大推动了分子生物学的发展。1957年，梅塞尔森从加州理工学院获得了博士学位，并留在那里起先进行生命科学探讨，自己独创的密度梯度离心技术成为探讨的一个重要工具。梅塞尔森重点探讨噬菌体的基因重组问题，结果表明重组是两条不同的

DNA分子之间进行特异性拼接的结果，后来在其他科学家的补充下发展成为当前描述基因重组的闻名

Meselson-Radding模型。1960年，雅各布和布雷内来到了加州梅塞尔森的试验室，在这里两人对梅塞尔森的探讨内容比较感爱好，最终三人合作用密度梯度离心确定存在信使

RNA，从而解决了遗传信息从

DNA传递到蛋白质的中介问题。梅塞尔森后来在哈佛高校的邀请下，成为那里的分子生物学副教授。在哈佛高校，梅塞尔森做出了一个更为重大的发觉，一些细菌具有识别自身和外源

DNA的实力，但是对其缘由却不清晰。梅塞尔森通过探讨最终阐明白这种现象的分子基础，宿主体内存在特异性的酶可以对自身DNA进行修饰，同时利用限制酶将外源未被修饰的DNA进行败坏，而自身经过修饰的DNA则可以保持完整。梅塞尔森及其合作者得到了第一个细菌的限制酶，从而为生物技术的诞生奠定了基础，后来另外三位科学家由于限制性内切酶的发觉及应用而获得了

1978年的诺贝尔奖，梅塞尔森教授的贡献不行磨灭。此外梅塞尔森还发觉了

DNA碱基错配修复机制等重要的分子生物学现象，在分子生物学发展的早期，梅塞尔森的这些贡献为后来分子生物学的快速发展奠定了重要的基础。梅塞尔森除了为分子生物学的发展做出巨大贡献外，他还主动地参与了社会事务。

1963年，梅塞尔森获悉美国正在进行生物武器安排，他认为美国不须要发展生化这类武器，相反在这方面的努力只能刺激其他国家或团体去获得这种武器，从而为世界带来危害。梅塞尔森在这个理念的推动下起先主动去劝服政府禁止生物和化学武器探讨，在他的努力下，美国总统尼克松在

1969年单方面终止化学和生物武器安排。梅塞尔森此后成为很多政府机构的顾问，并且主动宣扬生化武器的影响以及生化武器被滥用的后果，梅塞尔森和同事解决了越南斗争期间的“毒雨”事务，特殊是对苏联炭疽事务更是做出了突出的贡献。1979年苏联出现了炭疽传播，杀死了60多人，对其缘由说法多样，梅塞尔森最终在

90年头亲自到苏联进行调查，得出结论是由于空中炭疽泄露而导致了爆发，并且还依据当地的气象记录精确地描述了病菌逃离的时间，从而使人们对此事有了正确的相识。梅塞尔森现在仍在主动提倡反对化学和生物武器，他准备和其他科学家一起努力建立一个国际禁止生物和化学武器公约，以实现世界的持续和平。现在不断出现的生物恐怖事务证明白梅塞尔森当时的真知灼见，美国911后的炭疽恐慌说明世界各国必需主动进行禁止生化武器的行动，以免给人类带来毁灭性的灾难。梅塞尔森现在是哈佛高校ThomasDudleyCabot自然科学教授，近几年他的探讨转移到对性在进化中作用的探究。传统观念认为，有性生殖可以增加生物多样性，因此更有利于物种进化，但是梅塞尔森和学生以一种小的无脊椎动物轮虫为模型却发觉无性生殖也可以进化，这个观点若被最终证明，将是进化论探讨方面的一个重大突破。梅塞尔森一生为科学和社会都做出了巨大的贡献，在分子生物学方面可归纳为：证明基因复制机制（半保留）、发觉基因修复（甲基指导）、外源DNA的消化（限制修饰机制）、基因重组（染色体交换机制）和蛋白质合成模板（mRNA发觉）等；在社会事务方面主动参与反对化学和