PCR moment：专属于微生物的浪漫派对
507 人阅读发布时间：2020-09-17 16:07
一个至今未能详知的自然过程，大约发生在39亿年前。
从无机物到有机小分子，再从有机小分子到有机大分子，生物的大分子最终演化成了原始单细胞——所谓生命的起源，随着时间的推进，生命的种类逐渐变得丰富多彩。
微生物是存在于自然界的一大群体型微小、结构简单、肉眼直接看不见，必须借助显微镜放大才能观察到的微小生物。
它们在自然界的分布极为广泛，江河、湖泊、海洋、土壤、矿层、空气等都有数量不等、种类不一的微生物存在。
01
微生物与人类的关系
没有微生物，物质就不能运转和循环，植物也不能进行代谢，人类和动物也将难以生存。
绝大多数微生物对人类和动、植物都是有益的，而且有些是必需的，只有少数微生物会引起人类和动、植物的病害，这些微生物被称为病原微生物。
有些微生物，在正常情况下不致病，只是在特定情况下导致疾病，这类微生物称为机会致病性微生物。
由于微生物不可通过肉眼直接进行观察，故而人类对于微生物的探索，得益于各大化学、生物化学与分子生物学、遗传学、细胞生物学、免疫学等学科的发展，也得益于电子显微镜技术、分子生物学技术、色谱分析技术等新技术的建立和改进。
02
传奇的PCR诞生史
生长在美国嬉皮士文化盛行年代的生物化学博士凯利·穆利斯，从伯克利开车去门多西诺的途中，在一条黑暗的路上，暌违多年的灵感女神光顾了他：他脑海中浮现出DNA双链的结构，以及让DNA片段不断自我复制的方法。
后人常将这个时刻喻为"灵光一闪解决了DNA化学中最令人头疼的问题"——PCR技术的诞生。
1984年11月，他成功完成了第一次PCR实验，虽然他对一个49bp的DNA片段成功进行了10个PCR循环的复制扩增，但这其中的艰辛远超想象。
第一次PCR实验中，穆利斯使用的DNA聚合酶是大肠杆菌DNA聚合酶，这种酶跟多数酶类一样，在高温状态下会失活。
传奇的诞生地让PCR技术饱含神秘色彩，第一次实验的艰难成功让穆利斯意识到，还差一个关键的转折点。
03
“五彩缤纷”的灵感之光
美国黄石国家公园的大棱镜温泉（又名大虹彩温泉）是美国最大、世界第三大的温泉。
此温泉的特异之处是，从里至外依次为蓝、绿、黄、橙、橘、红等各种颜色，像棱镜折射出来的太阳光一样五彩缤纷。
原来温泉里生活着大量的嗜热菌，它们在85℃以上的高温环境也能生存，而且体内富含色素，使温泉呈现出各种颜色。
1973年，科学家钱嘉韵赴美留学，她在读研期间曾从大棱镜温泉的嗜热菌中提取到耐高温的DNA聚合酶，但当时PCR技术尚未发明，她在发了篇研究论文之后便被束之高阁了。
这篇多年无人问津的论文，成了启发穆利斯的灵感之光。
PCR技术在耐高温DNA聚合酶的加持下，最终获得了巨大成功。
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dNTPs mix、Mg2+、Taq DNA聚合酶、蒸馏水、引物（一种或几种）、模板DNA、染料/探针，以恰到好处的数量如约出席，佐以温度的循环更替（95℃-55℃-72℃），模板DNA以指数级进行快速扩增，染料/探针的加持给派对增加了别样的荧光色彩。
