PCR的全稱是聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（Polymerase Chain Reaction），在生物實(shí)驗(yàn)中十分常用，從頂尖實(shí)驗(yàn)室到大學(xué)課堂，從國(guó)際空間站到醫(yī)院檢驗(yàn)科，基本都能看到PCR的影子，幾乎成了生物學(xué)、醫(yī)學(xué)研究中最必不可少的工具。

PCR的發(fā)明趣史早已廣為流傳：1972年凱利·穆利斯（Kary Mullis）在加州大學(xué)伯克利分校獲得有機(jī)合成專業(yè)博士學(xué)位，1979年，進(jìn)入Cetus生物公司任職，負(fù)責(zé)合成供實(shí)驗(yàn)室用的寡核苷酸（短鏈的DNA分子）。

1983年一個(gè)春天的晚上，穆利斯與當(dāng)時(shí)同在Cetus工作的女友驅(qū)車前往鄉(xiāng)間別墅度假。汽車疾馳在加州128號(hào)公路上，蜿蜒盤(pán)旋的道路漸漸在他眼前幻化成DNA雙鏈，不斷離合、延伸……此時(shí)一個(gè)驚天念頭在他腦中閃現(xiàn)——擴(kuò)增DNA片段時(shí)，如果同時(shí)添加兩條引物分別擴(kuò)增，是不是只要引物足夠，就可以無(wú)限擴(kuò)增下去？

激動(dòng)萬(wàn)分的穆利斯當(dāng)即停車，從手套箱里取出筆和紙飛快地演算起來(lái)：DNA復(fù)制1次能變成2個(gè)，復(fù)制10次大約是1000個(gè)，復(fù)制20次就有100多萬(wàn)個(gè)了，要是能復(fù)制30次，就有驚人10億個(gè)，這可是人類基因組中堿基對(duì)的總量�。�

1983年8月，他首次在公司做了有關(guān)PCR原理報(bào)告，但大家反應(yīng)冷淡，認(rèn)為這個(gè)原理太簡(jiǎn)單了，如果可行，早就有人做了。1986年5月，穆利斯經(jīng)公司主管向沃森推薦，第一次受邀在一次“人類分子生物學(xué)”專題研討會(huì)上做了PCR原理及實(shí)驗(yàn)應(yīng)用報(bào)告。為此，1993年繆里斯獲得了諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。

PCR循環(huán)中，先用高溫讓DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)變性，使兩條互補(bǔ)鏈分開(kāi)變成單鏈；然后降低溫度，讓引物與單鏈DNA結(jié)合；最后，DNA聚合酶跟在引物后面，給單鏈DNA合成另一條互補(bǔ)鏈，DNA復(fù)制就完成了。

穆利斯最初用的是大腸桿菌DNA聚合酶，這種酶不耐熱，溫度一高就失活，導(dǎo)致每個(gè)循環(huán)都重新添加，不但麻煩，而且成本非常高。穆利斯也覺(jué)得這樣不行，提出要換一種耐高溫DNA聚合酶，在高溫狀態(tài)也不會(huì)失活，這樣整個(gè)PCR過(guò)程只需要加一次酶就夠了。

1969年，美國(guó)微生物學(xué)家托馬斯·布洛克（Thomas D. Brock）從黃石國(guó)家公園的大棱鏡溫泉中分離出一種全新的嗜熱菌，能在85℃以上的溫泉里生存。

1973年，中國(guó)臺(tái)灣女科學(xué)家錢(qián)嘉韻就讀于美國(guó)俄亥俄州辛辛那提大學(xué)生物系，她的導(dǎo)師對(duì)黃石公園里熱泉中發(fā)現(xiàn)的嗜熱菌十分好奇，他讓錢(qián)嘉韻以該細(xì)菌作為研究主題。她從黃石公園的水生棲熱菌（Thermus aquaticus）中分離出了Taq DNA聚合酶，并于1976年在《細(xì)菌學(xué)雜志》上以第一作者身份發(fā)表了論文。這篇論文在科學(xué)界被廣泛引用。

Taq DNA聚合酶的最佳活性溫度為75～80℃，即使在95℃下，半衰期依然超過(guò)40分鐘。這種超級(jí)耐熱的DNA聚合酶仿佛就是為PCR而生的，一次添加，全程耐用，再也不用打開(kāi)管子一次次加酶了。

經(jīng)過(guò)一番搜索，錢(qián)嘉韻在9年前提取出的耐高溫Taq DNA聚合酶給了穆利斯靈感，在公司另一組科學(xué)家?guī)椭�下，按照錢(qián)嘉韻論文描述的方法，Taq酶于1985年秋天被成功提取出來(lái)，并被馬上應(yīng)用到了PCR中，該酶不但專一性和活性優(yōu)于之前使用的DNA聚合酶，而且使PCR變得十分簡(jiǎn)捷，大大降低了成本，PCR實(shí)驗(yàn)終于可以全程閉管一站到底。Taq酶甚至在1989年贏得了《科學(xué)》雜志的“年度最佳分子”獎(jiǎng)。其實(shí)Taq酶當(dāng)時(shí)發(fā)現(xiàn)后好像也找不到什么實(shí)際用處，畢竟誰(shuí)會(huì)在“開(kāi)水”里面做實(shí)驗(yàn)?zāi)�。但科學(xué)發(fā)現(xiàn)有時(shí)候就是這樣，你以為沒(méi)用的發(fā)現(xiàn)，誰(shuí)知道多年以后會(huì)被別人撿起來(lái)用在什么地方。

1989年，Science雜志隆重報(bào)道了PCR技術(shù)和耐高溫DNA聚合酶，Cetus公司也和羅氏公司合作，將PCR技術(shù)用于臨床診斷。如今，PCR不僅應(yīng)用在分子生物學(xué)相關(guān)領(lǐng)域和產(chǎn)業(yè)，各行各業(yè)都留下了它的足跡，包括分子克隆、基因表達(dá)、轉(zhuǎn)基因檢測(cè)、農(nóng)業(yè)與食品致病微生物檢測(cè)、病原微生物檢測(cè)、腫瘤診療、遺傳病檢測(cè)……這是一個(gè)改變世界的偉大技術(shù)。

可以說(shuō)，將PCR變成真正成熟技術(shù)的“臨門(mén)一腳”，是由中國(guó)科學(xué)家錢(qián)嘉韻完成的，是她發(fā)現(xiàn)并分離了耐高溫的DNA聚合酶。PCR從暢想到實(shí)現(xiàn)，也有中國(guó)科學(xué)家的一份貢獻(xiàn)。