新冠病毒检测方法要素来自美国​黄石公园

  在黄石公园蘑菇温泉中的金黄色丝状菌席中,有一种微生物能生成非同寻常的耐热酶。如今,这种酶是聚合酶链式反应(PCR)的重要组成部分,全世界的实验室都广泛使用PCR方法,通过制作大量副本来研究遗传物质的微小样本。现在,这项技术被用来在大多数新冠病毒检测中增强病毒的信号。

  20世纪60年代,微生物学家托马斯·布罗克穿越美国黄石公园时偶然发现了一种会改变医学的细菌。在那里,他和一名学生发现,这项技术被用在新冠病毒检测中增强病毒的信号。随着新冠病毒席卷全球,检测已成为跟踪以及但愿能减缓疫情发展步伐的关键。

  1964年夏天,布罗克驾车穿越美国,路上在黄石公园停留。

image.png

  布罗克知道,在黄石公园的热水池中,任何生命都必须耐得住极高的温度。有些温泉温度高到沸腾的程度一一但他很快得知,即便在这种地方,生命也能茁壮成长。一年后,布罗克再次考察黄石公园的温泉,在章鱼温泉边缘发现了大量胶状物,这里的水温达到190华氏度(约合88摄氏度),比当时科学家认为生命能承受的最高温度还要高。布罗克收集了一份样本。

  1966年,布罗克和本科生赫德森·弗里兹再次回到黄石公园,调查蘑菇温泉中的蓝细菌菌庸。弗里兹培养了其中一些微生物,以确定这个系统中存在何种生物。

  布罗克说:“我们收集的样本几乎都含有细菌。”发现其中一种细菌一一水生栖热菌一一为科学家提供了操控和研究脱氧核糖核酸(DNA)的新工具,进而彻底改变了分子生物学。

  自1953年发现DNA的双螺旋结构以来,科学家一直在努力应对研究这些微小遗传分子的挑战。为了研究和理解不同类型的DNA,科学家需要大量样本。

  上世纪80年代,美国生物化学家卡里·穆利斯发明了一项技术,该技术可模仿细胞生长和分裂时自然复制自身DNA的方式。用DNA标记出成为复制目标的区域。然后,一种名为DNA聚合酶的酶将DNA的基本构件组成所需的序列。

  在这一过程中,必须反复加热、冷却DNA,基因副本数量每次大约翻一番。但在早期实验中,每次加热过程中高温会破坏制作这些基因副本所需的DNA聚合酶。

  穆利斯意识到,来自黄石公园细菌的一种酶可在加热和冷却的循环中存活下来。多年来,这些酶使科学家得以让DNA复制过程实现自动化。

3
凤凰周刊

发表评论