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生命的秘密———纪念DNA分子模型建立50周年
http://www.100md.com 2003年4月11日 中国医药报
     立志解开生命之谜

    两位当时不知名的科学家在1953年的几个星期里揭开了生命的秘密,他们是如何做到的呢?

    1953年2月28日,弗朗西丝·克里克走进英国剑桥大学的“老鹰”酒吧,宣布他和詹姆斯·沃森发现了“生命的秘密”。这个记忆定格在沃森的脑中,但克里克的记忆有些不同。不过

    原话究竟如何并不重要,重要的是他们的确做到了许多人做不到的事情。

    那一天,两位科学家解开了当时世界上许多科学家都在竞相攻克的难题。他们制成了一个DNA模型,展示了他们所坚信不移的东西:DNA是生物遗传、发展和进化基因码的携带者。

    他们两位不一定是这场竞赛中最聪明的科学家,也不是最有经验的,因为他们此前在这一领域的成果记录是空白;他们没有最好的器材,甚至对生物化学也知之甚少。但尽管有这许多障碍,他们仍然完成了半世纪以来彻底改变了科学、医学和现代生活许多方面的重大发现,而这种效果才刚刚被显示出来。
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    这当初并不被看好的发现分子生物学最基本秘密的过程提醒人们,光有最聪明的脑袋和最好的学术背景并不足以揭开大自然的秘密。你同样需要乐观和坚定不移的品质以及好运气。沃森1968年出版的畅销书《双螺旋体》中这样说到。

    沃森在美国读大三时,他看到了量子物理学奠基人埃文·施罗丁格写的《什么是生命》一文,并由此对基因学

    产生了兴趣。施罗丁格大胆地提出,生命的一个最基本特征就是储存和传播信息,也就是说父母将基因码传给儿女,因为这个密码既复杂又必须小到适合存在于单个细胞当中,它必须用分子级别的方式来书写。

    沃森被这些论点所吸引,大学毕业后便到印第安那大学研究病毒,因为病毒是地球上最简单的生命方式,也是最容易找到基因码的地方。那时候,科学家们已经有足够的证据表明,施罗丁格所说的基因码是由DNA携带的。

    当时,生物学家开始自由地用“基因”这个词表示“基因学信息的最小单位”这个概念,但他们还不知道基因究竟是什么。出于强烈的自信,22岁就获得博士学位的沃森决定解开这个谜。他的第一步是到丹麦哥本哈根大学跟随生物化学家赫曼·哈尔卡读博士后,后者当时正在研究DNA的化学成分。但这段时间匆匆结束。“赫曼一点也没鼓励我。”沃森后来在他的《双螺旋体》一书中写到。他认为导师的研究不能立即有助于揭开DNA之谜。
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    成功在于持之以恒1951年春天,23岁的沃森参加了意大利那不勒斯举行的一个学术会议,并碰巧听了伦敦国王学院科学家毛里斯·威尔金斯的讲座。威尔金斯试图使用X线衍射破解DNA的分子结构。当你用X线照射任何水晶体和一些包括DNA在内的生物分子时,X线射线最终能在一块胶片上形成复杂的图案。从理论上说,你可以按照这些图案获知组成水晶体的分子的结构。但在实践中,DNA分子的反射图案极端难以分辨。

    然而沃森由此得到了灵感:威尔金斯的影像表明DNA具有正常的晶状结构,而通过DNA分子结构,人们将更好地了解基因的运作方式。当时已经有人开始欣赏沃森,但许多科学家还是不能接受他的说法,即基因码存在于DNA的分子结构中。

    为进一步开展研究,沃森争取到去英国剑桥大学卡文迪史实验室做访问学者的机会,正是这个实验室发明了X线结晶学。1951年的秋天,在这里他首次遇见了克里克:一位秃顶的改行研究生物学的物理学家。

, http://www.100md.com     和沃森一样,克里克也极为推崇施罗丁格所写的《什么是生命》。他当时正在剑桥研究血色素的X线衍射。虽然研究领域不同,但他们两人都决心搞清楚什么是DNA,并相信通过研究DNA的结构可以达到目的。克里克后来在他的《疯狂的追求》一书中写道:“我们相见恨晚,立即就开始合作。”

    他们的研究并非一帆风顺。但他们没有泄气,更没有放弃,而当时他们在攻克DNA结构方面的最有力的竞争者———卡文迪史实验室的另一位学者里诺思·保林已经走在前头。同时,伦敦国王学院也正在有“DNA黑娘子”之称的著名女科学家罗莎琳·佛兰克林的领导下试图攻克这一课题。

    1952年的夏天和秋天,沃森和克里克日夜探讨如何将已知的有关DNA的零碎发现凑成完整的模型。到12月,他们的对手保林率先制作出了一个由三股分子围绕糖-磷酸盐的DNA模型。但沃森马上发现其中一个致命的错误:保林模型中没有提到酸,但DNA事实上的确是一种酸。保林这位伟大的化学家竟然犯了个很低级的化学方面的错误。而此时,在一个偶然的机会里,沃森从威尔金斯和佛兰克林的研究成果中得到启发。

    “突然间,我脉搏加快,思如泉涌,眼前出了一副画面:DNA的结构要比许多人想象的简单许多,它应该是螺旋型的。”他回忆道。在威尔金斯的支持下,沃森和克里克开始按照这个新的思路制作DNA模型,并很快获得了成功。这一重大科研成果被刊登在1953年4月25日出版的《自然》杂志上,一时间全世界为之震动。克里克后来总结说:“我们的成功主要要归功于选择正确的课题并持之以恒。”

    (下), http://www.100md.com(曲国斌)