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分子生物学の歴史 (ぶんしせいぶつがくのれきし) は1930年代、生化学、遺伝学、微生物学、ウイルス学、物理学といった、以前は異なるものとされていた生物学や物理学のさまざまな分野が収束することで始まった。最も基礎的なレベルで生命を理解するという願望を持っていた多くの物理学者や化学者たちも、後に分子生物学となるものに対して関心を抱いていた。

分子生物学は、生命現象を生み出す高分子の性質を出発点として生命現象を説明しようとする試みである。分子生物学者の研究の焦点となっていたのはとりあえず2種類の高分子である。1つは核酸で、中でも遺伝子の構成要素であるデオキシリボ核酸 (DNA) であり、もう1つは生体の活動を支えるタンパク質である。これらに限定しても、いわゆる「分子生物学革命」 を記述し、基本的な発展についての年表を作成したりするには十分であろう。
概説

分子生物学という名称は1938年にロックフェラー財団のウォーレン・ウィーバーによって造られたものである[1]。分子生物学が最初に出現したとき、それは明確な分野というよりはむしろ、生命の物理学・化学的な探索についての概念を表していた。1910年代のメンデルの法則に基づく染色体説の出現と1920年代の原子理論と量子力学の成熟を受けて、このような探索が手の届くもの思われるようになった。ウィーバーらは生物学、化学、物理学を横断する研究を奨励し、ニールス・ボーアやエルヴィン・シュレーディンガーといった著名な物理学者が生物学的な思索へと関心を向けた。しかし1930年代や40年代には、どのような学際的研究が結実するかは全く判然としなかった。コロイド化学、生物物理学、放射線生物学、結晶学やその他の新興分野は、すべて有望であるように思われた。

1940年にジョージ・ビードルとエドワード・タータムは、遺伝子とタンパク質の間の正確な関係の存在を実証した[2]。遺伝学と生化学を結びつける実験の過程で、彼らは研究対象を遺伝学の中心であったショウジョウバエからより適当なモデル生物であるアカパンカビへと切り替えた。新たなモデル生物の構築と探索は、分子生物学の発展に繰り返し出現するテーマである。1944年に、ニューヨークのロックフェラー研究所に勤務していたオズワルド・アベリーは、アベリー-マクロード-マッカーティの実験において遺伝子がDNAから構成されていることを実証した[3] 。1952年、アルフレッド・ハーシーとマーサ・チェイスは、細菌に感染するウイルスであるバクテリオファージの遺伝物質がDNAから構成されていることを確認した[4] (ハーシーとチェイスの実験)。1953年、ジェームズ・ワトソンとフランシス・クリックは、DNA分子の二重らせん構造を発見した[5]。1961年、フランソワ・ジャコブとジャック・モノーは、ある遺伝子の産物が、他の遺伝子の末端の特定の部位に作用し、その発現を調節することを実証した。また彼らは、DNAとそのタンパク質産物の間に中間物質が存在することを仮定し、それをメッセンジャーRNAと呼んだ[6]。1961年から1965年の間に、DNAが持つ情報とタンパク質の構造との関係が決定された。そこには遺伝暗号と呼ばれるコードが存在し、DNA配列中の一連のヌクレオチドとタンパク質中の一連のアミノ酸の間の対応関係を作り出していた。

分子生物学の主要な発見は、わずか約25年の間に起こった。現在では遺伝子工学という名で総称されている、新たなより高度な技術が誕生するにはもう15年を要し、これによって遺伝子、特に高等で複雑な生物の遺伝子の単離と特定が可能となった。
分子の世界の探索

生物学の歴史の文脈で「分子革命」の評価を行うとき、それが顕微鏡による最初の観察から始まる長い過程の蓄積であることを指摘するのは容易である。初期の研究者たちの目的は、顕微鏡レベルで生体の構造を記述し、その機能を理解することであった。18世紀末以降、生命体を構成する化学物質の特定がますます大きな関心を集めるようになり、19世紀にはドイツの化学者ユストゥス・フォン・リービッヒによって生理化学 (physiological chemistry) が誕生し、続く20世紀初頭には、これまたドイツの化学者エドゥアルト・ブフナーの貢献により生化学が誕生した。化学者の研究対象である分子と光学顕微鏡下で観察される細胞核や染色体などの微細構造の間には、化学者・物理学者 Wolfgang Ostwald が「無視された次元の世界」(the world of the ignored dimensions) と呼んだ不明瞭な領域が存在した。この「世界」はコロイドによって占められており、その化学物質の構造や機能は明確には理解されていなかった。

分子生物学の成功は、化学者や物理学者によって開発された新技術を利用して未知の世界を探索することで得られたものであった。それらの技術にはX線回折、電子顕微鏡、超遠心、電気泳動がなどが含まれる。これらを用いた研究によって高分子の構造や機能が明らかにされていった。

この過程における記念碑的な業績の1つは、1949年ライナス・ポーリングによるもので、初めて鎌状赤血球症患者の特定の遺伝的変異が、個々のタンパク質、すなわち赤血球中のヘモグロビンの変化と関連づけられた。
生化学と遺伝学の出会い

分子生物学の発展は、20世紀の初めの30年間に大きな進展を遂げた2つの分野、生化学と遺伝学の出会いでもあった。生化学は生体を構成する分子の構造と機能を研究する分野である。1900年から1940年の間に、消化の過程と糖などの栄養素の吸収といった代謝の中心的な過程が記述された。これらの過程の各段階は、特定の酵素によって触媒される。酵素は、血中に存在する抗体や筋収縮を担っているものと同じく、タンパク質である。そのため、タンパク質の研究、その構造や合成の研究が生化学者にとっての主要な目的の1つとなった。

20世紀の初頭に発展した2つ目の生物学の分野は遺伝学である。1900年のユーゴー・ド・フリース、カール・エーリヒ・コレンス、エーリヒ・フォン・チェルマクの研究によるメンデルの法則の再発見の後、トーマス・ハント・モーガンが1910年に遺伝学研究のモデル生物としてキイロショウジョウバエ (Drosophila melanogaster) を採用したことで、この学問は具体化し始めた。