史书留下历史的躯干，亲历者的回忆赋予历史血肉。所有的历史都是这样组成的。1990—2000是基因科学发展的关键时代。1990年启动的规模巨大的“人类基因组工程”在美国、日本、英国、德国、法国、西班牙以及中国等地进行，这里面只有少数几个研发团队活跃在媒体之间，其中相当著名的一群人是牛津大学医学教授布莱恩·赛克斯（Bryan Sykes，1947—）的团队，他们最先找到了古人的线粒体DNA，并且多次在媒体发表了这些发现。

1989年，布莱恩·赛克斯在古代人的骨骼中找到了线粒体DNA，他也是生物时代的无数改行和跨行的科学家之一，正像丽贝卡·卡恩等人并非考古学家一样。这一个时期，如前所述，被称为间接观察DNA的时代。在“线粒体夏娃”的论文发表之前，赛克斯是牛津大学分子医学研究所的遗传学教授，研究一种很麻烦的骨骼遗传病—胶原蛋白及其基因在人群中的变异。1987年，赛克斯看到媒体公开了一项重要新发明：加利福尼亚州的凯利·穆利斯（Kary Mullis）发明出一种方法，可以在试管里扩增非常微量的DNA，甚至可以扩增单个分子。

1983年，一个星期五晚上，穆利斯沿着海岸的101号高速公路行驶，薄雾润湿了夜色，树的花香弥散在空气中。穆利斯当时在旧金山湾区的一家生物技术公司上班，他一边开车，一边和身边的女友谈论他的工作。他也正在用试管复制DNA。这是一个极其缓慢的过程，DNA分子一次只能复制一份。DNA像一根长长的线，复制过程从一端开始，在另一端结束，然后再从起点开始复制另一条……非常麻烦。穆利斯说着这件事的时候，脑海中突然出现了一个灵感。如果不是从一端开始复制，而是从两端同时开始复制，那么，一种可持续链式反应就启动了。这种反应不再只是复制原始模板，还能复制已经形成的复制品—每次循环都使复制品数量翻一番，再也不是2个循环复制2份，3个循环复制3份……而是每个循环都翻倍，1—6个循环中依次产生2份，4份，8份，16份，32份，64份复制品，而不是 1，2，3，4，5，6……经过20个循环之后，得到的不是20份复制品，而是100万份。

凯利·穆利斯（Kary Banks Mullis，1944—），美国北卡州的一位农民的儿子，美国分子生物学家。1983年，他对聚合酶链式反应（Polymerase chain reaction）作出重大改进，成为广泛应用于医学、生物化学和分子生物等领域的基本技术之一。1993年，他因这一发明获得诺贝尔化学奖

这项发明对遗传学研究产生了革命性影响，因为这种办法意味着可以从极其微量的组织碎片中得到无限多的DNA以供研究。一根头发甚至一个细胞就可以制造出任意数量的DNA，想要多少就有多少。

1987年，没有笔记本，没有互联网，只有杂志和报纸。

1987年，很多人还不相信DNA。

看到媒体报道的穆利斯的方法，赛克斯决定放弃对胶原蛋白的研究。如果古代骨骼留有DNA的话，为什么不直接研究DNA呢？赛克斯想用这种新发明的链式反应扩增DNA，他需要一些很古老的骨骼试一试。世界上第一次从古人的遗骸上提取DNA的过程就这样开始了。现在回忆这些，或许有些可笑，现在的中学生可以做到的事情，当时竟然是牛津大学教授的课题。

1988年，媒体报道在牛津南边约1英里（约1.6千米）的阿宾登（Abingdon）正在进行考古发掘。当地在建造一家超市时，挖土机铲到了一个中世纪墓地。考古队要在两个月限期内清空这个遗址，不然开发商就要进来了。赛克斯赶到时，这里正在忙乱，几具骨骸被挖出一半，沾满棕红色泥土。赛克斯觉得不能乐观。做了几年DNA研究，赛克斯的操作已经非常小心翼翼。潮湿的样品一般是在零下70摄氏度保存，如果从冰箱里取出来，要求放在冰盒里。如果由于疏忽让冰化掉了，只好扔掉，因为DNA可能已降解破坏了。没有人会认为潮湿的DNA可以在室温下放置几分钟而不损坏，更别说埋藏在地下几百年。不管怎样，试一试吧。赛克斯从发掘现场带走了三块大腿股骨。

回到实验室，赛克斯必须决定两件事：

1.怎么把DNA提取出来。

2.选择什么区段来进行DNA的扩增反应。

第一个问题比较简单。只要还有DNA留存，很可能被骨骸的钙质束缚着。这时，只须想办法把DNA从钙质中释放出来。

赛克斯用一把钢锯把骨头割成小片，在液氮里冰冻，再砸成粉末，然后浸泡在一种化学试剂里，试图在几天时间内慢慢地去掉钙。很幸运，钙质全部去掉以后，试管底部还留下一些东西，这是残剩的胶原蛋白、其他蛋白、细胞碎片，可能还有脂肪。当然，赛克斯希望还有几个DNA分子。赛克斯决定用一种酶来去除蛋白质。酶是生物催化剂，可以加快反应速率。他选了一种消化蛋白质的酶，然后再用氯仿去除脂肪，用苯酚清洗剩余物。最后剩下一小茶勺的浅棕色液体，这里面至少理论上应该含有DNA—可能只有几个分子，所以下一步分析必须用新的DNA扩增反应来增加DNA的数量。

骨骸里如果留有DNA，也不会很多，所以赛克斯选择了线粒体DNA。原因很简单，细胞里的线粒体DNA比其他任何基因都多。扩增线粒体DNA所需的所有配料都加到反应体系中了，要使反应在试管里运行起来，必须持续煮沸—冷却—加温数分钟，然后再煮沸—冷却—加温……不断重复这种循环，至少20次。

现代遗传学实验室里，到处都是自动运行这种反应的机器，但是当时还没有。1980年代，市面上仅有的机器价值连城，赛克斯连一台都买不起。进行这种反应唯一的办法是拿一个秒表，面前放三个水杯，一个沸水，一个凉水，一个温水，再把试管每隔3分钟徒手从一个水杯转移到另一个水杯……重复操作，再重复，一共进行几个小时。赛克斯试了一次，没成功，只好改用家里的电水壶再试一试……此后三个星期，赛克斯一直和电线、计时器、温度计、继电器、铜管打交道，外加洗衣机水阀和他家里的电水壶。最后，赛克斯制造了一个装置来操作所有要做的事。这个装置先沸腾，洗衣机水阀打开，冷的自来水注入螺旋铜管后，装置很快冷却，然后再加温……这个装置运行了起来。非常幸运，扩增反应成功了，几百年前的死者的DNA—坟墓里的中世纪的人“复活”了。

早期的提取古人DNA的故事，像大多数科研一样，没有预先设定的步骤，没有完美的研发目标，没有理性策略……当然也没有预定的途径，每次只能进展一点点，而且对于结果和未来一无所知。

在科学界，不承认谁先做出实验，只承认谁先发表结果。其他人哪怕比赛克斯提前一天发表结果，荣誉也会归于别人。幸运的是，赛克斯说服英国《自然》（Nature）的编辑，在最快的时间里刊登了论文。

1989年圣诞节前，赛克斯的文章发表了。接下来发生的事情，赛克斯毫无准备。第二天上班时，赛克斯的电话响个不停，整整一个上午都是有关他的科学论文的采访和问询。

《自然》杂志

从古人骨骼中提取古DNA最困难的事情之一是，扩增的DNA可能属于其他人的DNA（样本污染），而不是化石的DNA—除非极为细心。即使古代的DNA存在，也是支离破碎的。化学变化，尤其是氧化，会慢慢改变DNA的结构，使DNA变成越来越小的片段。只要有微量的现代人的DNA进入反应，聚合酶就会以完好的现代人的DNA为模板，产生几百万份现代人的DNA复制品，因为聚合酶并不知道需要扩增的是古人的DNA片段还是现代人的DNA片段。也就是说，结果看上去很成功，检测核实才会发现是现代人的DNA，根本不是化石的DNA，正是实验者本人的DNA。虽然赛克斯确信阿宾登骨骼实验中没有发生这种情况，但他还是想了一个办法来检测—通过提取古代动物的DNA，而不是古代人骨的DNA，查清扩增出来的是真实的动物DNA，还是“污染”的人类DNA。赛克斯想到古代动物骨骼的最佳来源是沉船“玛丽罗斯号”（Mary Rose）。

1545年，这艘英国战船在朴茨茅斯与法国舰队交战时沉没，只有少数船员幸存。沉船在14米深的水下淤泥中沉睡了400多年，1982年才被打捞出来，陈列在朴茨茅斯港博物馆，浸泡在抗冻剂和水溶液中以防止散架。沉船中除了发现罹难船员遗骨外，还有很多动物和鱼类的骨骼。这艘船沉没的时候装满了货物，包括牛和猪，还有成桶的腌鳕鱼。赛克斯说服博物馆长，拿走一根猪肋骨进行检测。由于这根肋骨大部分时间都埋在海底缺氧的软泥里，保存相当完好，赛克斯没花费多少力气就成功地得到了大量DNA。

经过检测，这些DNA毫无疑问属于一只猪，而不是一个人。这个过程也被媒体报道了，《星期日独立报》（Independent on Sunda）的一篇文章的题目为《猪是DNA研究的功臣》。这些报道使得赛克斯成为“名人”，所以他后来被邀请去检测“冰人”的DNA。

“冰人”来自阿尔卑斯山。

1991年9月19日，埃丽卡·西蒙和赫尔穆特·西蒙（Erika Simon，Helmut Simon）夫妇在攀登阿尔卑斯山3 516米的菲奈尔斯匹兹峰（Finailspitze）的时候偏离了标记的道路，来到一条小道，发现了一具露出冰雪的男尸。尸体旁边还有个桦树皮做的容器。从罹难者的装备来看，这件高山事故发生的年代距今相当久远。这是一具几千年前的尸体。这件事情成为世界上一项重大的考古发现。这个干瘪的遗骸被运到奥地利因斯布鲁克（Innsbruck）的法医研究所冰冻储藏起来，它被命名为“冰人奥茨”（Otzi the Iceman），多国科学家组成的小组对这具独特的尸体作了一次仔细检査。因为赛克斯的牛津研究小组最早从古人类骨骼中发现了DNA，所以，他也被找去看看能不能在这个冰人中找到DNA。

英国朴茨茅斯玛丽罗斯博物馆（Mary Rose Museum）里展示的 “玛丽罗斯号”上的一部分大炮(www.daowen.com)

冰人奥茨（Otzi the Iceman）

赛克斯无法拒绝这个天赐良机，他甚至从此放弃了他的本行——传统医学遗传学的研究，转到全新的科学领域——线粒体DNA的研究上来，并开始了一系列的发现。经过碳同位素测定，这个冰人生活在5 000—5 350年前。虽然这比赛克斯以前研究过的年龄几百年的人类遗骸古老，但是成功的希望很大。因为尸体一直是在冰里面深冻保存，避免了水和氧气对DNA的破坏。

赛克斯采用了他在其他古代样品中曾经成功的步骤——抽提那些小碎骨中的DNA，他成功地得到了冰人的DNA，而且数量很多。赛克斯把这项研究结果及时发表在美国的《科学》（Science）杂志上。慕尼黑的另一个研究团队也独立地从“冰人”身上得到了DNA序列，而且两个团队检测出的DNA序列完全相同——奥茨是欧洲人，在现代欧洲人的DNA样本中，也找到了完全一致的DNA序列。

这些结果发表后，引起了一系列的媒体采访。《周日时报》（Sunday Times）的记者刘易斯·罗杰斯（Lois Rogers）问了赛克斯一个重要问题：“你说你们在欧洲现代人中发现了完全一样的DNA序列，他们到底是哪些人？”她的口气显示，她非常期望得到具体的答复。

“到底是哪些人？你这个问题是什么意思？他们就在我们从全欧洲采集的那些样本里。”

“我知道，但是他们到底是哪些人呢？”刘易斯坚持问道。

“我还不清楚。我们分类保管存放提供样本者的身份资料文件，而且采集样本的时候，我们答应为提供样本者严格保密。”

放下电话后，赛克斯打开电脑，想看看到底哪些样本的DNA序列与“冰人”的DNA序列一致，LAB2803就是一个。编号前缀LAB表示这份样品来自实验室的工作人员或来访者或朋友，这位LAB2803名叫玛丽·莫斯里（Marie Moseley），她与“冰人”的DNA序列完全一致，这意味着莫斯里是“冰人”的一个亲戚。也就是说，莫斯里的母亲和“冰人”的母亲之间，一定存在着某种尚未中断的女性血统遗传联系，这种联系被线粒体DNA忠实记录下来了。

玛丽住在英国波恩茅斯（Bournemouth），她本人不是科学家，但她对遗传学有着浓厚的兴趣。为了科学研究，两年前她捐献了自己的两根头发。赛克斯不知道她是否愿意公开这个与她本人有关的发现。赛克斯打电话问她，是否介意把她的名字告诉《周日时报》时，玛丽满口答应。于是，《周日时报》刊登的一系列报道中增加了关于玛丽的一篇文章，题目为《“冰人”的亲戚在多西特》。

复原的冰人奥茨（Otzi the Iceman）

几个星期以后，玛丽成了世界名人。所有报道中最滑稽可笑的是《爱尔兰时报》（Irish Times）的文章。记者问玛丽，她的这位著名祖先是否留给她什么遗产，她说什么都没留下，于是这家媒体的文章题目成为《“冰人”在波恩茅斯留下了他的穷亲戚》。

从5 000年前的古人“冰人奥茨”身上成功提取DNA几年后，赛克斯又成功提取了一个1.2万年的古人的DNA。

旧石器时代晚期的人类遗骸非常少，一万年又很长，只有在最合适的环境下，骨骼才能保存一万年，因此，幸存的骨骼成为珍宝，是博物馆里严加保护的标本。DNA分子非常稳定，但是无法独立长期保存，必须在骨骼里才能存留，因为骨骼和牙齿的无机物——羟磷灰石（钙质）可以隔离细菌，保护蛋白质和DNA免于降解。只要这些无机物保持完好，DNA就能幸存下来，一旦离开钙质保护，暴露的DNA很快就消失了。钙质是碱性，所以在碱性土壤中保存较好。在中性和酸性土壤中，DNA的寿命短得多，因为骨骼的钙质会被酸性溶解。高热对DNA的保存也不好，埃及木乃伊可以找到DNA，尤其是王室或富人的木乃伊，但是埋藏较浅的木乃伊的蛋白质和DNA，仅仅经过2 000—3 000年就没有了，因为无机钙质虽然不受高温的影响，但有机分子却在沙漠酷热下很快就分解流失了。赛克斯将注意力转向了欧洲北部的石灰石洞穴，那里的环境是碱性。

英国最著名的石灰石洞穴是切达（Cheddar）峡谷的洞穴，位于巴斯（Bath）西部20英里，其中最大的一个是高夫洞穴（Gough's Cave）。这个地区的切达奶酪（Cheddar Cheese）非常著名。1903年，高夫洞穴出土了一个切达人，碳14测定约9 000年，骨骼保存在伦敦自然历史博物馆，由人类起源组的组长克里斯·斯特林格负责。赛克斯打电话给他，确定了一次约会。在克里斯的现代化办公室里，赛克斯解释了他的来意。克里斯希望知道，如果允许赛克斯取样，提出DNA的成功概率有多大？赛克斯无法给出明确答复。5 000年的冰人成功了，并不能保证切达人也能成功。克里斯当然舍不得让赛克斯对“切达人”这种珍贵标本进行破坏性取样。赛克斯提出一个建议：如果有高夫洞穴出土的相同年代的其他动物骨骼，可以先拿那些骨骼做试验，如果试验成功，就证明高夫洞穴的条件可以保存上万年的DNA。

高夫洞穴（Gough's Cave）

克里斯手里确实有几十块来自高夫洞穴的动物骨头。于是，赛克斯带着一小块鹿骨回到牛津大学。不到一个月，赛克斯带着好消息回到克里斯的办公室：鹿骨里面保存着足够的DNA。克里斯觉得这一证据很充分，同意赛克斯对人类化石取样。这一次，赛克斯终于如愿以偿带着一块切达人的骨头，再次回到牛津大学的实验室。

第二天，赛克斯小心翼翼地钻孔取样，得到切达人骨粉，但是没有看到任何DNA的迹象。赛克斯回到伦敦，告诉克里斯这个坏消息。两人一边闲谈，赛克斯一边注视着旁边一个下颌骨的牙齿。牙齿上的珐琅质磨损了，牙却没有腐烂，看上去比赛克斯自己的多处修补的牙齿更为健康。当赛克斯向克里斯谈到这颗牙齿时，克里斯说：“如果你觉得这些牙齿不错的话，过来看看这个吧。”他把赛克斯领出办公室，走进了一间有很多存储柜的大房间。克里斯拿出另外一个小木盒子，这是一个更年轻的男性下颌骨，牙齿规整，没有一点磨损，似乎刚刚做完牙膏广告。赛克斯以为这些牙齿只有几百年，克里斯告诉他，这是一个生活在1.2万年前的年轻人的牙齿，比切达人还早3 000年，是1986年他亲自从一个山洞里发掘出来的。

DNA能不能藏在未破损的被牙釉质保护的牙齿里面？切达人的DNA实验失败了，而且任何人都没有从牙齿中成功提取DNA的经验。离开克里斯的办公室时，赛克斯承诺会设计出一种方法，在牙齿钻孔而不影响牙釉质，让牙齿继续留在颌骨上。而克里斯则承诺，如果赛克斯能做到这些，则允许赛克斯带走高夫洞穴样本中的一个。不到两个星期，赛克斯又来了。他的牙医帮他设计出一个办法，可以钻孔取出一点牙本质，然后修复钻孔。于是，赛克斯带着这个颌骨回到牛津。

第二天，赛克斯开始提取DNA。赛克斯得到的牙粉很多，约200毫克，赛克斯取了50毫克，其余的足够进行重复实验。接下来，他开始了抽提DNA的实验。第三天晚上，赛克斯从牙齿中找到了线粒体DNA。此后两个多星期，赛克斯仔细检查DNA序列，并进行了复核。赛克斯看到了迄今为止全世界从人类化石中成功提取出来的最古老的DNA序列。但是，这并非最重要的。关键信息在DNA序列本身的细节里——它和现代欧洲本地人的序列一样吗？如果不一样，难道它是一种已经绝灭的类型？经过检测，最终答案明确了：高夫洞穴的古代DNA序列，与现代人完全一致。

媒体又开始大肆报道。电视制片人菲利浦·普里斯特里（Philip Priestley）当时正在制作一个考古系列，其中一集是切达的撒克逊人（Saxon）的故事。他希望在拍摄时，切达地区的某一个人能够与考古结果联系起来，产生轰动效果。但是赛克斯告诉菲利浦，上一次提取切达人的DNA的失败了。于是，菲利浦·普里斯特里去说服克里斯，又给了赛克斯一个切达人的下颌骨。经过另一次惊心动魄的旅行，这块下颌也被顺利锁进了牛津大学的保险柜。几天之后，9 000年的切达人的牙齿的DNA序列终于被成功提取出来。

DNA结构示意图

参与电视系列的20个志愿者中，检测出3个人的DNA与切达人的DNA完全一致，他们是2个孩子、1个成人——阿德里安·塔吉特（Adrian Targett）。赛克斯不希望十几岁的孩子涉及媒体的渲染报道，普里斯特里同意了。在节目现场，菲利浦和他的团队组织了一场公开的“揭密”：阿德里安在摄像机面前当场被确认为“切达人的亲戚”。

第二天路过报摊时，赛克斯几乎不敢相信自己的眼睛，切达人的故事成为所有报刊的头版新闻，包括《泰晤士报》，阿德里安都是封面人物，旁边是他著名的化石亲戚。赛克斯买下了一大堆报纸。此后几个星期，赛克斯每天都要收到一大包邮件。电视播出之后的几周里，切达人的故事传遍了整个世界。现在的切达地区成为英国的一个旅游热点，切达人的故事也被媒体宣传得几乎走样了：“英国人的最古老的居住点在切达，这里出土了1个9 000年的切达人，英国考古学家、生物学家和遗传学家们发现了这个古人，同时发现这个古人的1个亲戚还住在这里，他是一位当地的教师”……切达出产的奶酪，从此更加畅销了。

基因的表达