托马斯·布洛克|你做的每一次核酸检测，都离不开这种细菌的功劳托马斯·布洛克|wikimediacommons

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布洛克拍摄的蘑菇泉 | Wikimedia Commons
接下来的十年，两人主要的研究都集中在“为什么”：在当时“生命能够承受的最高温度在55°左右”的普遍认知下，为什么水生嗜热菌如此特别？生物都有它自身最适的温度范畴，而一般决定这个范畴的是这种生物体内的酶。作为蛋白质，超过一定的温度酶就会失活，因而，布洛克和弗里兹假设，水生嗜热菌带有的酶都有高于其他生物酶的温度范畴，所以它才能耐住高温。

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显微镜下的水生嗜热菌 | Wikimedia Commons
事实也正是这样。1970年，布洛克和弗里兹在细菌学杂志上发表了他们对水生嗜热菌的醛缩酶的研究成果——这种酶竟然在95度活性最高，也就意味着它平常生活的70度高温也只是勉勉强强。
他们的发现逐渐引起了科学界的兴趣。随后，DNA连接酶、转录酶、NADH氧化酶等等生物体内比较重要的酶也从水生嗜热菌里被提取了出来。在其它酶都会支离破碎的高温条件下，这些酶大放异彩，首次为科学家展示了很多反应的其他可能性。
开启PCR时代
1976年，中国台湾科学家钱嘉韵教授的团队分离出一种“最适温度在七十多度，九十五度仍然不失活”的DNA聚合酶。从水生嗜热菌的学名Thermus aquaticus中取出首字母，它被简称为Taq DNA聚合酶。

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Taq聚合酶的结构 | Wikimedia Commons
然而，短暂的兴奋后，却是无尽的空虚；在解答了“为什么”之后，那个年代人们的想象力限制了他们问出下一个问题：“我们能用它吗？”——接下来是十几年的沉寂，直到1988年，水生嗜热菌等待的转机才终于到来。
这一切离不开一个叫做凯利·穆利斯（Kary Mullis）的人。今天他为人熟知的身份，是聚合酶链式反应（PCR）的发明者。

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演讲中的凯利·穆利斯 | Erik Charlton / Wikimedia Commons
当时，穆利斯是生物医药巨头Cetus公司的一名研发人员，懂得“商机”的他知道这种复制扩增生物核酸的技术需要做到规模化、自动化、快捷化，才能体现出真正的价值。而在这条道路上的阻碍恰巧就在于PCR的核心——聚合酶的选用上。

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实验室中常用到的PCR仪器 | Juan Carlos Mata / Wikimedia Commons
复习一下中学的知识：PCR的原理是用高温将初始的样本DNA双链分开，再用聚合酶引导DNA复制，形成新链；重复几十轮后，原来微末的DNA被成亿万计地扩增，从而可以被可视化地分析。比如新冠病毒核酸检测中，怎样判断阴性阳性呢？就是通过PCR扩增可能在鼻咽中存在的病毒核酸，达到一定数值即为阳性。

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采集鼻拭子 | Raimond Spekking / Wikimedia Commons
初期的PCR使用大肠杆菌（Escherichia coli）的DNA聚合酶，这种酶虽然已经是人类的老朋友了，但无奈它在最开始的高温解链的环节就会失活，导致加入的大肠杆菌聚合酶只能用一轮，而后面的几十轮中的每一轮都需要手动加入。想象一下今天，如果还只能使用这种酶的话，核酸检测耗费的人力、财力和时间恐怕都会成倍增长。
穆利斯曾经说过：“我发明PCR，并不是我真的创造了什么新的东西，而是只有我把那些已经存在的东西正确地组合运用起来了。”正是他在Cetus的团队重新“挖掘”出了已知非常耐热的Taq聚合酶的研究，也正像是有如神助，这种酶的耐热性、反应活性和准确性等等性质完全符合他们当时对PCR聚合酶的所有期待——它简直就像是为PCR而生的。