科学名人 DNA结构的发现者：沃森和克里克

DNA分子结构的发现是20世纪最伟大的科学成就之一，可以与达尔文的进化论和孟德尔的遗传定律相媲美。这一发现为现代分子生物学、遗传学、医学和其他领域的研究开辟了一个新时代。沃森于2003年4月14日发起的确定人类基因组DNA序列的“人类基因组计划”由六国元首宣布并完成。这是DNA分子双螺旋结构模型发表50周年。让我们回顾一下这两个科学巨人在这个难忘的时刻在世界各地不同寻常的生活历程。

詹姆斯·杜威·沃森

詹姆斯·杜威·沃森于1928年4月6日出生在美国芝加哥的一个英国圣公会家庭。他是詹姆斯家族的长子。他31岁时是詹姆斯·杜威·沃森和*党的忠实追随者，而乔安娜·米切尔·沃森(1900-1957)，一个爱尔兰和苏格兰血统的天主教沃森母亲，27岁。

书籍和知识在詹姆斯的家中占据着非常重要的位置。大多数书来自旧书店，新的来自“每月读书俱乐部”。沃森的父亲每个周末都会带着他的儿子步行一英里去公共图书馆阅读各种书籍，并在下周带回来一大摞书来品尝。父亲提倡有思想的人，喜欢各种哲学书籍。沃森选择他最喜欢的科学书籍来阅读。沃森7岁时最喜欢的圣诞礼物是一本关于鸟类迁徙的书。最初，老詹姆斯从十几岁开始就对鸟类观察上瘾。受父亲的影响，沃森也很乐意加入，这使得他在大萧条时期的生活仍然充满了浪漫情调。在他上高中之前，他仍然痴迷于在公园和野生沙丘中寻找稀有鸟类。当天气不适合观鸟时，沃森仔细研究了进化论和达尔文的自然选择理论。他甚至开始梦想成为一名科学家。

沃森两年前高中毕业，并于1943年进入芝加哥大学，这不是因为他的特殊智力，而是在很大程度上由于他的母亲。乔安娜发现芝加哥大学校长罗伯特·霍金斯正在进行教育改革。她为沃森填写了一份奖学金申请表，并支付了每天6美分的车费。沃森如愿进入大学学习动物学。在芝加哥大学的头两年，沃森的成就并没有显示出他的科学天才。然而，在此期间，他有机会聆听了当时世界上最好的遗传学家之一——沃森的第一位科学英雄——斯瓦尔·赖特的演讲。基因的概念融入了他的大脑，这使他做出了一生中最重要的决定。他应该把基因研究作为他一生的主要研究目标。

1947年从芝加哥大学毕业并获得理学学士学位后，印第安纳州立大学根据芝加哥大学人类遗传学家斯兰德斯科夫的推荐，给沃森提供了一份月薪900美元的研究工作。他开始用x光进行噬菌体研究，三年后他在那里获得了动物学博士学位。

1951年秋天，沃森去了欧洲的哥本哈根。一年的基因转移研究没有产生令人鼓舞的结果。在国家小儿麻痹基金会的支持下，沃森转到剑桥大学卡文迪许实验室，在那里他遇到了比他大的弗朗西斯·克里克。

弗朗西斯·克里克

克里克于1916年6月8日出生在英格兰北安普顿的一个中产阶级家庭。他的父亲和叔叔共同经营一家祖传鞋厂。这个家庭是基督徒，在星期天早上去教堂。然而，从12岁开始，克里克对科学越来越感兴趣，这逐渐使他怀疑基督教，成为一个不可知论者和怀疑论者，并有强烈的非神倾向。克里克后来回忆道:“毫无疑问，对基督教信仰的丧失和对科学的逐渐依恋是我科学生涯的关键部分。”

在大学期间，克里克主修物理，辅修数学，但他没有学到很多前沿物理知识。和沃森一样，克里克的成绩平平，也不出众。1937年从伦敦大学毕业后，他继续攻读物理学博士学位。直到战后，克里克才自学了量子力学，但他在《疯狂的追求》中声称，他对现代物理学的知识只有“科学美国人”的水平。

1939年第二次世界大战爆发后，克里克在英国海军总部的实验室工作了8年。第二次世界大战后，克里克很快通过选择和思考找到了一个有趣的研究方向:一个是生命和非生命的界限，另一个是大脑的作用。当然，克里克在做出选择时也受到了薛定谔的名著《什么是生活》的影响。

1947年，在剑桥大学工作两年后，克里克搬到了剑桥大学医学研究中心实验室，该实验室以通过结晶技术研究大分子结构而闻名，在那里他开始对解释X射线衍射图样感兴趣。但是直到1951年沃森到达剑桥，他才真正开始研究DNA。

当时，23岁的沃森和35岁的克里克都不是高级生物专家。他们在探索DNA分子结构方面也有两个强有力的竞争团体:伦敦大学的威尔金斯(1916-2004年)和他的助手富兰克林(1920-1958年)，以及加利福尼亚理工学院的化学家鲍林(1901994年)。根据X射线衍射研究，威尔金斯和富兰克林已经知道，DNA分子是由许多亚单位堆积而成的。此外，DNA分子是长链聚合物，它们的直径保持不变。鲍林研究了蛋白质的α螺旋。据信大多数已知蛋白质中的多肽链会自动卷曲成螺旋。

詹姆斯·杜威·沃森和弗朗西斯·克里克

沃森和克里克用建模的方法分析了DNA分子的结构，即根据理论考虑建立模型，然后用X射线衍射结构对模型进行测试。与此同时，沃森和克里克最大限度地了解了威尔金斯、富兰克林和鲍林的研究成果。特别是当他们偶然看到富兰克林拍摄的高清晰度脱氧核糖核酸晶体的X射线衍射照片时，他们很快意识到脱氧核糖核酸的结构是由两条以磷酸核糖为骨架的链形成的双螺旋结构，氢键将它们连接在一起。因此，否定了DNA的单螺旋和三螺旋模型，提出了正确的双螺旋模型。

1953年4月，沃森和克里克在《自然》杂志上发表了一篇不到1000字的文章《核酸的分子结构——脱氧核糖核酸的结构模型》，报道了改变世界的发现。这篇论文是科学史上一个永久的里程碑。1962年，沃森、克里克和威尔金斯分享了诺贝尔医学和生理学奖，以表彰他们对DNA结构研究的杰出贡献。

著名的1000字论文发表后，克里克重返蛋白质研究领域，在37岁时获得博士学位，并成为卡文迪许实验室的永久成员。此外，他还研究了遗传密码，并提出了遗传的中心法则(半人马座教条)；1977年，克里克去了加利福尼亚的一个研究所，专注于生活现象中的另一个难题——意识的本质和起源。2003年3月，他还在《自然神经病学》上发表了一篇论文，研究人类意识的神经细胞学基础。

后来，沃森成为哈佛大学生物实验室的成员，在1961年成为教授，一直工作到1976年。自1968年以来，沃森一直是纽约州长岛的冷泉港实验室(CSHL)的主任。在美国，“冷泉港”被誉为生命科学的圣地，对分子生物学家来说，它是一个迷人的地方。沃森自1994年以来一直担任冷泉港实验室的主席。沃森也是美国科学院院士和英国皇家学会成员。

作为一名杰出的科学家，沃森的另一个主要贡献是通过全球合作与其他人一起推出了令人震惊的“人类基因组计划(HGP)”。HGP、“曼哈顿原子弹”计划和“阿波罗登月”计划被统称为自然科学史上的“三大计划”，但其对人类的影响将远远超过其他两个计划。1989年，沃森被任命为美国国立卫生研究院人类基因组研究中心主任。

沃森在1981年访问了北京、合肥和上海。

2000年6月26日，当他在白宫听到克林顿总统感谢包括中国在内的6个国家的科学家为发表第一张人类基因组框架图所作的重要贡献时，他由衷地高兴并愉快地致函中国国家主席*、国务院总理*、科技部部长朱立兰和中国科学院院长陆玉祥，向中国科学家表示祝贺。2003年，沃森亲自命名的“詹姆斯·d·沃森基因组研究所”于2003年秋季在杭州华大和浙江大学之江校区成立。沃森先生将被邀请再次访问中国，并出席沃森基因组研究所的隆重成立仪式。