【未来科学】辐射会让你变成X战警吗？基因变异的物理学机制

粉丝福利 

严伯钧的硬派科普秀交流群来啦，跟着严老师一起聊聊科普、了解物理界新动向、第一时间get严老师的活动消息，还有不定期的社群活动福利哦。

入群方式

微信添加yan_bojun，并回复：科普秀，我们将会邀请你入群。

欢迎每一位在听《严伯钧的硬派科普秀》的你的到来。

精华笔记 

我们都知道DNA是遗传的关键，但是DNA早在被发现以前，其实就已经被物理学家在一定意义上预言了。

一、基因的惊人稳定性

1. 遗传基因的概念很早就出现了，比DNA出现得还早。最早科学家们知道遗传是一种信息传递的行为，需要有信息载体，也就是基因。只不过这个载体具体是什么，当时人们还不清楚；

2. 薛定谔对于遗传基因的问题很感兴趣，他有一个关键的猜测。薛定谔认为遗传信息应该是以大分子的形式来储存的。因为单位体积内的遗传信息量十分庞大，这不是普通的宏观结构能够承载的；

DNA是一种生物大分子

3. 更重要的是遗传信息具有惊人的稳定性，这种稳定性不受简单的宏观外力影响，也不会因为温度的小幅度变化而产生变异。所以薛定谔推断，信息的遗传应该发生在分子层面，原子之间的化学键结构才能够抵抗外部的扰动；

二、X光与基因变异

4. 著名的遗传学家马勒和季莫菲耶夫通过X射线去研究遗传变异。他们发现受到X光照射后，果蝇基因变异的比例与X光的照射剂量呈线性关系；

果蝇的体色变异

5. 将X光换成γ射线，结果仍然是一样的，这说明变异的发生与照射光的频率无关，只要高于一定的频率，变异就会发生；

6. 这就从侧面印证了薛定谔的猜测。因为分子间的结合能是固定的，只要超过这个固定的值，原来的分子结构就会被破坏，而线性规律也说明这当中的规律是十分基础的，并不复杂；

三、生物学量与物理学量的连接

7. 物理学家们在此基础上进行进一步的分析，有一个叫德尔布鲁克的青年物理学家开始解析地分析这个问题；

诺奖得主马克斯·德尔布吕克（1906-1981）

8. 他认为如果遗传基因的分子假说是正确的，那么X光产生的变异过程应该是X光先敲掉一个原子中的电子，使原子变成带正电、可以自由运动的离子，它就会继续影响周围的其他原子；

9. 如果假设一个反应比率，就可以推倒出线性关系。德尔布鲁克就总结出了一个突变概率正比于离子密度乘以体积的公式，与实验结果相符。这样就在没有DNA微观结构认知的基础上，证明了遗传基因的信息载体应该是分子结构的，为后来DNA的发现提供了宏观的理论基础。