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什么是PCR技术
1865年，美国第16任总统林肯遇刺身亡，时年56岁。然而，一些研究人员声称，他即使不遇害，也将寿终正寝了。因为他已患上了一种叫“马方综合症”的疾病，患此病的人大多只能活到这个年纪。
当前，这种事后诊断的依据只能来自于对林肯DNA所进行的遗传分析。林肯死亡已100多年，漫长的岁月已使他的遗传试样变得很稀少，显然这种分析是相当困难的。但是现在科学家已经发明了一项新技术，它可对遗传试样进行几乎是无限地扩增和复制，从而有可能获得足够多的林肯遗传材料，来证实他们的猜测诊断。
这项由化学家莫利斯在1983年研究发现的新技术称为聚合酶链反应技术，即PCR技术。在此之前，几乎没有任何技术能像PCR技术那样，拓宽该领域的研究范围，它包括医学研究、诊断学、法医学、遗传学、微生物学、生物进化和工业技术。这些领域的大部分开发工作都有赖于从DNA的细微图形中获取信息。
从每个细胞中都可发现DNA，它载有决定某一生物体全部特征的遗传密码。DNA能影响人类的一切特征。人体各部分都包含有其自身独一无二的“DNA标记”，当某单一基因对发生偏差时，疾病也随之生成了。如果研究时科学家所掌握的相关遗传材料越多，那么该项研究就可进行得既快又容易。然而复制DNA是一件相当乏味、费时和费钱的事情。以最常用的无性繁殖方法为例，科学家先将DNA片段引入到活细菌内，然后要等待几天甚至几星期，直到细菌生产出足够量的基因材料复制品。
有了PCR技术，人们就不必再干这类令人厌烦的工作，科学家也不用像大海捞针那样去探寻各类疾病的遗传印记，或极为精密地确定细胞组织的方位了。需要时，甚至可利用PCR技术将某单一DNA片段复制扩增为数百万或数亿万DNA。塞特斯生物技术公司将着手开发的一种称为热循环控制的装置，能为给定的DNA片段自动进行PCR技术处理，一名实验人员所做的全部工作仅仅是添加一些核苷酸混合物、引物和一些DNA聚合酶，在数小时内，他即可采集到一千亿份原始试样的复制品。
这种方法不仅容易，而且循环控制装置价格也相当便宜，以至于各种小型实验室现在都能从事这类遗传研究和诊断。目前科学家已经在以下一些领域的研究中应用PCR技术。
人类基因图
为了画出人类基因图，整个国际社会已花费了15年。在发现PCR技术之前，科学家把测定过的DNA片段冷藏在液态氮中，如果某个同事想要扩增该片段，科学家必须将多余的试样包装起来，送往该同事的实验地点。现在，这些经过测定的核苷酸序列信息已被输入计算机数据库。如果某一研究人员想要探查一种特定基因的序列，他所做的一切仅仅是从计算机取出该片段的代码，随后就能制成必需的引物，接着将引物放入装有整个DNA片段的PCR热循环装置内，稍等片刻，他就能获得所需特定DNA片段的许多复制品。人类基因组由33亿以上的核苷酸对组成，利用PCR技术，可使制作每一核苷酸结构图的费用降低到5—10美元，这仅为过去费用的1／5至1／3。它为确保人类基因图的成功绘制创造了有利条件。
艾滋病检查
要诊断某人是否感染了艾滋病毒，目前的办法只有通过验血，即测定血中是否存在能抵抗病毒的抗体。而利用PCR技术就能直接扩增和探查到艾滋病毒的基因。这项技术具有惊人的灵敏度，能在15万细胞体中揭示出15个病毒性DNA，这意味着对艾滋病人能进行早期诊断和治疗。以PCR检测为依据，还能为感染艾滋病毒的母亲们解疑释难，对她们生下的婴儿进行正确诊断。
ONA“指纹”识别
上世纪80年代中期，刑侦科学已将DNA技术用于破案定罪，这是基于每人的DNA都有不同的密码。这种密码可在所有活细胞内找到，从罪犯在现场遗留下来的头发、精液和皮屑中都可获得他的遗传信息。但是，如果某一细胞组织的试样太小或腐败变质，就不可能获取可靠的DNA配对。采用PCR技术，专家们就能扩增某单一成分的DNA，并能作出正确鉴定。
基因治疗
医生给病人注入经遗传工程处理过的细胞，可望治愈各种少见的遗传疾病、癌症、心脏病和艾滋病。在治疗期间，医生用PCR技术精确测定病人体内是否开始再生出可控制的、摆脱病毒侵害的细胞，并扩增病人血液中的DNA，以核实所需要的基因。
生物进化
美国加利福尼亚大学的分子生物学家帕博把在佛罗里达州泥炭沼里发现的已埋藏了7千年的木乃伊人脑的DNA，与现代亚洲人的遗传材料进行比较，发现他们二者是相似的，这为早期人类是穿越白令海峡迁徙到北美的理论提供了新依据。
工业应用
政府和商业部门常需要一种能监督工业或生物技术产品的有效手段。塞特斯公司的生物物理学家多林格已建议让DNA发挥类似于显微镜的识别鉴定作用。首先将DNA核苷酸以某种方式排列，使其形成一种可识别的“密码”，据此探查燃油或炸药类易燃易爆产品。例如，调查人员在分离和扩增DNA后，就能识别其中的密码标记，以追查对不封口油料泄漏负有责任的油船。同样可将这类密码标记添加到各种特许专卖生物技术制品中，借此保护专利产品和打击黑市销售的伪劣产品。
1865年，美国第16任总统林肯遇刺身亡，时年56岁。然而，一些研究人员声称，他即使不遇害，也将寿终正寝了。因为他已患上了一种叫“马方综合症”的疾病，患此病的人大多只能活到这个年纪。
当前，这种事后诊断的依据只能来自于对林肯DNA所进行的遗传分析。林肯死亡已100多年，漫长的岁月已使他的遗传试样变得很稀少，显然这种分析是相当困难的。但是现在科学家已经发明了一项新技术，它可对遗传试样进行几乎是无限地扩增和复制，从而有可能获得足够多的林肯遗传材料，来证实他们的猜测诊断。
这项由化学家莫利斯在1983年研究发现的新技术称为聚合酶链反应技术，即PCR技术。在此之前，几乎没有任何技术能像PCR技术那样，拓宽该领域的研究范围，它包括医学研究、诊断学、法医学、遗传学、微生物学、生物进化和工业技术。这些领域的大部分开发工作都有赖于从DNA的细微图形中获取信息。
从每个细胞中都可发现DNA，它载有决定某一生物体全部特征的遗传密码。DNA能影响人类的一切特征。人体各部分都包含有其自身独一无二的“DNA标记”，当某单一基因对发生偏差时，疾病也随之生成了。如果研究时科学家所掌握的相关遗传材料越多，那么该项研究就可进行得既快又容易。然而复制DNA是一件相当乏味、费时和费钱的事情。以最常用的无性繁殖方法为例，科学家先将DNA片段引入到活细菌内，然后要等待几天甚至几星期，直到细菌生产出足够量的基因材料复制品。
有了PCR技术，人们就不必再干这类令人厌烦的工作，科学家也不用像大海捞针那样去探寻各类疾病的遗传印记，或极为精密地确定细胞组织的方位了。需要时，甚至可利用PCR技术将某单一DNA片段复制扩增为数百万或数亿万DNA。塞特斯生物技术公司将着手开发的一种称为热循环控制的装置，能为给定的DNA片段自动进行PCR技术处理，一名实验人员所做的全部工作仅仅是添加一些核苷酸混合物、引物和一些DNA聚合酶，在数小时内，他即可采集到一千亿份原始试样的复制品。
这种方法不仅容易，而且循环控制装置价格也相当便宜，以至于各种小型实验室现在都能从事这类遗传研究和诊断。目前科学家已经在以下一些领域的研究中应用PCR技术。
人类基因图
为了画出人类基因图，整个国际社会已花费了15年。在发现PCR技术之前，科学家把测定过的DNA片段冷藏在液态氮中，如果某个同事想要扩增该片段，科学家必须将多余的试样包装起来，送往该同事的实验地点。现在，这些经过测定的核苷酸序列信息已被输入计算机数据库。如果某一研究人员想要探查一种特定基因的序列，他所做的一切仅仅是从计算机取出该片段的代码，随后就能制成必需的引物，接着将引物放入装有整个DNA片段的PCR热循环装置内，稍等片刻，他就能获得所需特定DNA片段的许多复制品。人类基因组由33亿以上的核苷酸对组成，利用PCR技术，可使制作每一核苷酸结构图的费用降低到5—10美元，这仅为过去费用的1／5至1／3。它为确保人类基因图的成功绘制创造了有利条件。
艾滋病检查
要诊断某人是否感染了艾滋病毒，目前的办法只有通过验血，即测定血中是否存在能抵抗病毒的抗体。而利用PCR技术就能直接扩增和探查到艾滋病毒的基因。这项技术具有惊人的灵敏度，能在15万细胞体中揭示出15个病毒性DNA，这意味着对艾滋病人能进行早期诊断和治疗。以PCR检测为依据，还能为感染艾滋病毒的母亲们解疑释难，对她们生下的婴儿进行正确诊断。
ONA“指纹”识别
上世纪80年代中期，刑侦科学已将DNA技术用于破案定罪，这是基于每人的DNA都有不同的密码。这种密码可在所有活细胞内找到，从罪犯在现场遗留下来的头发、精液和皮屑中都可获得他的遗传信息。但是，如果某一细胞组织的试样太小或腐败变质，就不可能获取可靠的DNA配对。采用PCR技术，专家们就能扩增某单一成分的DNA，并能作出正确鉴定。
基因治疗
医生给病人注入经遗传工程处理过的细胞，可望治愈各种少见的遗传疾病、癌症、心脏病和艾滋病。在治疗期间，医生用PCR技术精确测定病人体内是否开始再生出可控制的、摆脱病毒侵害的细胞，并扩增病人血液中的DNA，以核实所需要的基因。
生物进化
美国加利福尼亚大学的分子生物学家帕博把在佛罗里达州泥炭沼里发现的已埋藏了7千年的木乃伊人脑的DNA，与现代亚洲人的遗传材料进行比较，发现他们二者是相似的，这为早期人类是穿越白令海峡迁徙到北美的理论提供了新依据。
工业应用
政府和商业部门常需要一种能监督工业或生物技术产品的有效手段。塞特斯公司的生物物理学家多林格已建议让DNA发挥类似于显微镜的识别鉴定作用。首先将DNA核苷酸以某种方式排列，使其形成一种可识别的“密码”，据此探查燃油或炸药类易燃易爆产品。例如，调查人员在分离和扩增DNA后，就能识别其中的密码标记，以追查对不封口油料泄漏负有责任的油船。同样可将这类密码标记添加到各种特许专卖生物技术制品中，借此保护专利产品和打击黑市销售的伪劣产品。