好奇心引发一场“变革” ——PCR 背后的故事
科学发现往往就是这么奇妙，它有时离我们很近，在不经意间与你撞个满怀。但并非所有人都能如此“幸运”，在这条通往神奇而又神圣的发现之路上，需要一颗执着的心、非凡的智慧和永不言弃的精神。
科学史上，PCR的发现便印证了这样一段被后人广为传颂的奇妙之旅。
20世纪60年代，一位微生物学家在游览黄石公园时被色彩斑斓、赏心悦目的美景吸引，由此触发了他的灵感，并引发了一场重要的科学探索，这位微生物学家就是Thomas Brock教授，他的发现在此后不久启发了生物化学家 Kary Mullis 博士，Mullis 博士最终发现了对人类的科学、技术、社会产生深远影响的PCR技术。
1.好奇心带来的重大发现
1964 年，研究细菌的微生物学教授 Thomas Brock 在度假期间驱车前往黄石公园。当他下车游览时，碰巧赶上护林员在一个色彩斑斓的热水池旁讲解。护林员告诉游客，这个热泉之所以有着如此美丽的颜色，是因为水里有一种叫蓝细菌（blue-green algae）的东西。
黄石公园美丽的热水池
Brock 教授立刻被这种说法吸引，他非常好奇这种叫做蓝细菌的微生物怎么能在这么高的温度生存 —— 要知道，黄石公园许多热池的温度甚至超过了水的沸点。他发现原核生物即使在沸水中也能茁壮成长。这些原核生物附着在温泉岩石般的墙壁或卵石上，有时它们缠绕在一起的长细丝堆积在河道底部。
在黄石公园不经意的发现让 Brock 教授的研究重心转向了生活在高温中的微生物。1965至1971年，在长达6年的坚持不懈的野外工作中，Brock 教授从火山口的许多热池、间歇泉池、蒸汽出口中采集了生物样本。他和同事在这些极端高温的环境中均发现了微生物，包括之前未知的物种，Brock 教授把这种微生物命名为“水生栖热菌（Thermus Aquaticus）”。
2.“挑战”生命的上限温度
此后，Brock 教授将他的采样地点扩大到全球各地的温泉池，得到的结果仍是相同的，有微生物生活在这些极端炎热的环境中。令人惊讶的是，除了生活在沸水中，这些微生物的生长速度快得惊人：一个种群可以在 2 小时内翻倍。
之前的科学研究表明，这种极端环境无法维持生命。而 Brock 教授决定推翻这一认知，开辟一条全新的科学研究路线。
1967 年，Brock 教授在 Science 上发布了一篇突破性的论文，推断“不存在生命的上限温度”。
Brock 教授 1967 年发表在Science上的论文
在极端条件下寻找其他微生物。他们发现许多微生物可以生活在拥有极端温度（高温或寒冷）、干旱或酸碱等极端环境中。科学家们把这些微生物统称为“极端微生物（extremophiles）”。
事实上，Brock 教授在黄石公园的发现拓展了医学细菌学的研究，点亮了微生物生态学的领域。
3.一个发现一场变革
有人说，生物学可以被划为两个时代：一个没有 PCR，一个有 PCR。Thomas Brock教授的偶然发现引发了人类历史上的一场空前变革。
20 世纪 80 年代末，生物化学家 Kary Mullis 博士试图寻找一种更好的方法研究 DNA 分子。研究中他需要一种酶来复制数百万个单一的 DNA 分子，而这种酶必须能在高温下工作。在苦苦求索后，Mullis 博士发现了Brock 教授采集并保存在菌种库的 “水生栖热菌” 样本。
Mullis 博士和同事立刻买了一堆水生栖热菌培养，并从中获得了 Taq 聚合酶（Taq polymerase）。酶的耐热性使 Mullis 博士能够快速廉价地复制基因并确定其独特的化学序列。基于 Taq 酶的测试过程，这个研究成果被命名为聚合酶链反应（PCR, Polymerase Chain Reaction）。
生物化学家 Kary Mullis 博士
1993年，Mullis 博士因发明聚合酶链锁反应（PCR）而荣获诺贝尔化学奖。
4.PCR技术的重大意义
PCR技术对人类和社会的贡献是毋庸置疑的。PCR技术能够在短时间内将微量的遗传物质倍增数十亿次，对于科学界具有重要意义，也被认为是20世纪最重要的科学技术之一。
通过 PCR 可对基因进行测序，使科学家能识别物种并建立进化关系；基于基因信息的医学诊断与治疗建立在 PCR 的基础上；警察和法院依赖 PCR 可识别罪犯、确定亲子关系、以及解决其他复杂问题；环境学家也在使用 PCR 和其他 DNA 技术来跟踪污染、监测生态系统的健康以保护物种。
1998年《纽约时报》的一篇文章称这项发明“具有高度原创性和重要性，实际上将生物学划分为PCR前和PCR后的两个时期。”
如果说，詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克发现DNA双螺旋结构，标志着分子生物学时代的开启，那么PCR技术则标志着分子生物学的腾飞。PCR技术的出现，彻底变革了生物化学、分子生物学、遗传学、以及现代医学等等，为科学与社会开辟了广阔前景。
（本文参考学术经纬、搜狐有关文章编写）
