兩條相互纏繞的長鍊

我們長成什麼樣子，是由體内的基因決定的，而基因位于細胞内的DNA（即脫氧核糖核酸長鍊）上。

DNA的雙螺旋結構像兩條鐵鍊組成的雲梯扭曲成螺旋狀，盤旋而上。這個結構是1953年英國生物學家克裡克等人提出來的，他們當時提出這種結構，也是思索了很長時間。

當時人們根據實驗，已經知道生物的遺傳是靠一種大分子進行的，組成這種大分子的成分有4種“磚塊”——核苷酸，4種核苷酸由磷酸和脫氧核糖組成，不同之處在于它們連接的堿基不同：鳥嘌呤、腺嘌呤、胞嘧啶、胸腺嘧啶。還有，當時的科學家用X射線照射，得到了不很清晰的DNA晶體圖像。

DNA晶體的圖像雖然不是很清晰，但是可以看出是一種螺旋的結構，至于到底是雙螺旋，還是三螺旋，還是四螺旋，一時還無法确定。

開始克裡克等人設計的DNA分子是一種三螺旋結構：磷酸被包在裡面，堿基裸露在外面。但是經過分析，這種結構無法在細胞液中存在，因為磷酸是最親水的，根據物質溶解的特性，最親水的部分應該是在最外面，例如磷脂組成的細胞膜就是親水的磷酸在最外面的。因此，對于DNA分子來說，如果是以螺旋結構存在，就應該是磷酸在最外面。

于是克裡克等人重新考慮DNA各“磚塊”之間的關系，設計出了磷酸與脫氧核糖連接形成的長鍊，作為螺旋外面的鍊條，鍊與鍊之間靠各個堿基之間的氫鍵連接，這樣剛好兩種嘌呤堿基各自與兩種嘧啶堿基配對咬合在一起，不容許第三條鍊的堿基插進來。于是，克裡克等人得出DNA應該是兩條鍊組成的螺旋結構。DNA的雙螺旋結構就是這麼來的。以後的觀測和數據都驗證了DNA的這種結構是正确的。

DNA靠“磚塊”之間的氫鍵連接以兩條鍊的形式存在，我們現在可以理解，但令人不解的是，它為什麼要形成螺旋的形狀呢？這個問題可說是問到了微觀粒子的本質！

其實不隻是DNA分子是螺旋結構，幾乎所有的生物大分子都是以螺旋的形式存在，例如蛋白質、澱粉、纖維素等。據科學家對微觀粒子的行為的分析，微觀粒子在不受外力影響時，除了會不停地“自轉”，還會繞着某個軸線、以一定的速度和旋轉半徑不停地“公轉”。粒子本身朝某個方向還有一定的直線運動，自然就形成了一種螺旋式的運動。考慮到每個核苷酸分子也是微觀粒子，它們都是以螺旋式運動的，那麼，由這些成對結合的核苷酸分子所組成的DNA大分子，就必然具有雙螺旋的結構了。

第三條鍊插了進來

那麼DNA的雙螺旋結構就是DNA不變的形象了嗎？未必。

1957年就有人提出過，RNA（核糖核酸）可以形成一種三螺旋結構。但這種三螺旋結構并不是上述克裡克等人初步設計的那樣。這種三螺旋也是以磷酸骨架作為外部的鍊條，隻是三個鍊條咬合在了一起。

由于當時DNA的雙螺旋結構已經能夠完美地解釋各種生物學現象，而且最主要的，當時自然界發現的DNA或RNA中還沒有以這種三螺旋存在的。因此RNA三螺旋結構的提法也就沒有人理睬了。

三十年後的一天，生物學家發現，線粒體DNA在微酸性液體中竟然真的可以形成一種三螺旋結構：原本的雙螺旋鍊又繞上了一條鍊！這三條鍊相互間隔還很均勻，就好像３條鐵鍊連成的梯子一樣盤旋而上！這個發現就像在生物學領域投了一顆手榴彈，引起了不小的轟動，很多科學家投入到了對三螺旋DNA的研究，他們認為，DNA既然在細胞中會出現三鍊螺旋，肯定大有玄機。

三條鍊如何“和平相處”

經過實驗研究，科學家發現，能夠形成三鍊的DNA，其三條鍊的組成非常有特點，這個特點稍後介紹，先說說組成DNA的堿基。我們知道，組成DNA的堿基有4種：腺嘌呤（A）、鳥嘌呤（G）、胞嘧啶（C）、胸腺嘧啶（T），A隻能與T配對，G隻能與C配對，由此組成DNA雙鍊螺旋。一般情況下，每條鍊上4種堿基是混合在一起的，假如把所有的嘌呤都染成紅色，把所有的嘧啶都染成綠色，那麼一般的雙鍊DNA，它的每條鍊上就會紅的綠的都有。

而組成DNA三鍊螺旋的每條鍊獨特之處在于，中間一條鍊全部都是嘌呤組成，假如染色後，整條鍊會清一色的紅，沒有一點綠色。兩側的鍊，其中有一條鍊全部由嘧啶組成，一條鍊清一色的綠，沒有一點紅色。還有一條鍊有兩種情況，在酸性環境中，它可以是與那條嘧啶鍊組成完全一樣的綠色鍊，非酸性環境中，也可以是與那條嘌呤鍊組成完全一樣的紅色鍊。也就是說，組成三鍊DNA的每條鍊，不僅要求全部由同類堿基組成，還要求有兩條鍊的堿基組成完全一樣。

由此可見，三鍊DNA螺旋出現的機會比較小，所以DNA的三螺旋結構難以在自然界被觀測到。不過，科學家可以輕易拼接，在實驗室裡制造出這種特點的DNA三螺旋。而在生物體内，這種三螺旋結構隻是出現在DNA的局部部位，比如說DNA的折疊部位。

“狗皮膏藥”能治病

雙螺旋結構存在已經可以完成生物體遺傳和變異的任務了，為什麼還會出現三螺旋結構呢？

三螺旋DNA的第三條鍊的來源有兩種情況，一種是來自分子内，就是雙鍊DNA分子折疊過來時，有4條鍊擠在一起，當堿基的組成符合條件時，其中的3條鍊就很容易抱在一起，形成三螺旋結構。這種三螺旋結構比較牢固，就像給DNA的折疊部位夾了一個夾子，讓DNA穩定地折疊起來。

另一種可能是，外來的一段堿基序列與DNA的某個部位緊緊纏繞在一起，這種情況并不是出現在DNA的折疊部位，這種三螺旋結構的作用不可小觑。雙螺旋結構的DNA是正常的，三螺旋結構是無法正常複制的，哪個部位出現三螺旋，那個部位的基因就無法被複制和遺傳下去了。由此可見，DNA内局部的三螺旋結構起到了掩蓋基因，以防其起作用的功能。

這個掩蓋基因的功能讓科學家很興奮，也許這意味着許多緻病的基因可以通過給它貼上一塊第三條鍊的“狗皮膏藥”，就可以防止它發作了。

三螺旋DNA的研究起步較晚，相信以後有關它的研究，将為我們展現這種獨特結構的更多有趣之處。