弗朗西斯·克里克詹姆斯·沃森

弗朗西斯·克里克&詹姆斯·沃森1 916—2004； 1928—

基因技术的助产士

■弗朗西斯·克里克（左）和詹姆斯·沃森在自己搭建的DN A双螺旋模型前，1953年

就像遗传体的双螺旋机构由两个螺旋体组成的那样，双螺旋结构的发现也与两个人的名字分不开，虽然他们各不相同，但他们朝夕相处，紧密合作，为的是一个共同的目标：破解遗传信息载体——脱氧核糖核酸（DNA）这个大分子的空间结构。1952年，爱说爱笑大大咧咧的英国人弗朗西斯·克里克和和声细语腼腆拘谨的美国青年詹姆斯·沃森相聚在英国剑桥的卡文迪许实验室里。之前两人有着完全不同的人生经历。克里克虽然大学毕业，但因赴前线参战而未能完成博士论文，是一位被战争阻碍了的物理学家，然而，这种学历上的被迫“辍学”却结出了意外之果：战争结束后克里克有机会在一个他真正喜欢的科学领域重新起跑，即汇集化学、物理和生物的基因领域，于是他作为博士生开始了在著名的卡文迪许实验室成立不久的医学研究所的研究工作。詹姆斯·沃森比克里克小十二岁，作为一名美国人，他无需“辍学”从军，顺利完成了大学生物学的学业，希望能成为一名鸟类学家，在印第安纳州布卢明顿读博士期间，他研究会吃掉细菌的病毒（即抗菌素），对遗传学产生了浓厚的兴趣。1951年，他参加了在意大利那不勒斯举行的一个国际学术会议，第一次看到了X光拍摄的脱氧核糖核酸（DNA）的衍射相片，当时他就立志要揭开DNA分子结构之谜。共同的志向让沃森与克里克相会在剑桥，两人都想要揭开“生命之奥秘”。

我们看到，遗传信息是怎样被带入基因分子的，遗传信息是怎样被复制的。我们用化学语言诠释了生命，这正是我们所要的，因为只有当生命为化学时 我们才能理解生命，而如果生命超出了化学的范畴，我们就无法理解生命，如果生命是上帝创造的话，我们就永远也无法理解生命了。

■人体DN A密码双螺旋，两个螺旋形单链通过碱基对化学键结合在一起

与此同时，伦敦的国王学院的另外两位学者罗莎林德·弗兰克林和莫里斯·威尔金斯也正在从事DNA分子结构的研究。他们掌握着X射线衍射图谱分析技术，这种技术就像X射线照片一样可显示物质中原子的位置，这种技术最早用来检测所有原子位于栅格结构固定位置的固体材料。根据这样一个“晶体栅格”，人们就可参照其他信息推算出原子的空间位置，胶状的有机材料（如DNA的样本）必须先规整后才能有效地用这种技术进行检测。罗莎林德·弗兰克林的实验记录表明，她当时离真理只有咫尺之遥，在探索DNA分子双螺旋基本结构方面她做了大量的工作，她唯一缺少的是没有像莱纳斯·鲍林那样去搭建一个模型。而克里克和沃森则不遗余力地在搭建这种模型，他们在自己的办公室里用硬纸板和小金属条小心翼翼地搭建着DNA分子结构模型，在搭建的过程中，他们收集和利用了所有可获得的化学知识和信息，例如他们想象这应该是一个长链形的分子，这个分子有一个“骨架”和一些较大的坐落在两边的化学基，就像排列在脊椎两边的肋骨一样，特别重要的“肋骨”就应该是所谓的碱基了，即较小的分子组分，因为它们在化学上呈碱性，不呈“酸”性，所以被称为碱基。碱基只有四种，分别以第一个字母表示：A（腺嘌呤）、C（胞嘧啶） 、 T（胸腺嘧啶）和G（鸟嘌呤），这4种分子附着在以核糖和磷酸组成的“骨架”上，但人们不知道它们是以什么方式附着在“骨架”上的。根据生物化学家埃尔文·查戈夫的发现，当时人们只知道在DN A样本中腺嘌呤和胸腺嘧 啶与胞嘧啶和鸟嘌呤的含量一样多。1953年春的某一天，詹姆斯·沃森在琢磨他们的模型部件时发现，A（腺嘌呤）和T（胸腺嘧 啶）配对的形状和数量与G（鸟嘌呤）和C（胞嘧啶）配对所得到的形状和数量一模一样，一切疑难瞬间就烟消云散了，弗朗西斯·克里克和詹姆斯·沃森最终完成的模型就像一个带两个螺旋形扶手的盘旋楼梯，由氢键结合起来的碱基对恰似楼梯的台阶，两个DNA链的“骨架”就像两个“扶手”，它们相互绞合在一起构成了DNA 的螺旋结构。

■1962年12月10日，  诺贝尔奖获得者（从左至右）弗朗西斯·克里克、莫里斯·威尔金斯、约翰·施泰因贝克、詹姆斯·沃森、马克斯·佩鲁茨和约翰·肯德鲁在斯德哥尔摩皇家音乐厅等待颁奖

克里克&沃森，还是沃森&克里克

弗朗西斯·克里克和詹姆斯·沃森这两位研究双螺旋的学者合作非常紧密，以至于他们很难说清谁对双螺旋发现的贡献更大一些，也无法决定在有关双螺旋的论文上谁的名字应放在首位。据说他们把命运交给了一枚硬币，通过扔硬币的方法来决定论文上排名的先后，碰巧的是前两次（1953年他们发表的前两篇重要论文）幸运之神都倒向沃森，所以这个划时代的发现常被称为“沃森—克里克双螺旋”。

■DN A密码的破译为各种基因实验打开了大门，而这种试验一直颇受质疑，就像图中这只通过人工胚胎移植后来到这个世界的绵山羊“怪胎”一样

双螺旋就这样诞生了，弗朗西斯·克里克和詹姆斯·沃森这两位年轻的科学家也因此揭示了生命的奥秘，因为他们马上就意识到，这样的双螺旋结构也说明DNA复制的程序，如果将DNA像一条拉链似地拉开，就可按照“A与T结合和C与G结合”的规律，在拉链的缺口处安上合适的碱基，这样就能很快复制出DNA的两条新链，显而易见，这种复制也可局部进行，遗传信息可部分地移植到另外的细胞单元并转换成蛋白质。

1962年，弗朗西斯·克里克和詹姆斯·沃森与莫里斯·威尔金斯一起因其划时代的发现而被授予诺贝尔医学和生理学奖，本来也应该获得诺贝尔奖的罗莎林德·弗兰克林却于1958年死于癌症，年仅三十七岁就离开了人间。

■人类DN A双螺旋体模型。来自6个国家的人体基因组研究专家花了13年时间破译了99%的人类遗传基因秘密。2003年4月14日， 基因专家们在美国华盛顿介绍了所有30亿个DN A碱基对的最终序列图谱

弗朗西斯·克里克和詹姆斯·沃森的发现在以后的日子里被实验逐一验证，这一重大发现同时也打开了潘多拉的盒子，在国际上引发了有关遗传伦理的无休止的激烈论争，不仅如此，这一发现还带来了巨大的经济利益，为精通商道的相关知识的拥有者们带来了难以数计的收入，是揭示科学认知所隐藏的经济潜能的一个典范。詹姆斯·沃森自己后来也转入商界，领导着科尔德斯普林港的一家私人研究所，他还领导过研究和揭秘人类遗传基因的国际人类基因组项目。弗朗西斯·克里克一直没有离开科研领域，后来从事人类意识方面的研究，对于他来讲，人类意识的研究不亚于对生命奥秘的探寻，但他对大脑的研究恐怕不会像他的双螺旋模型那样流芳百世。

弗朗西斯·克里克和詹姆斯·沃森

生平与学术生涯

弗朗西斯·克里克于1916年6月8日出生在英国的北安普敦，他曾在伦敦大学学院学习物理，他的第一篇博士论文半途而废，“二战”期间他为英国海军研究磁雷和声雷，1947年他进入剑桥大学学习生物学，1950年，已是英国医学研究理事会成员的克里克开始他的第二篇博士论文，并于1954年获得通过。1953年他与詹姆斯·沃森一起研制的双螺旋模型使他声名远扬，并于1962年与詹姆斯·沃森和莫里斯·威尔金斯分享了诺贝尔医学和生理学奖。1963年以前克拉克一直在剑桥工作，后来他来到了美国加利福尼亚州拉霍亚新成立的萨尔克生物研究所，在那里，克拉克投身于大脑和意识的研究。弗朗西斯·克里克结过两次婚，第一次婚姻给他留下了一个儿子，第二次婚姻给他带来了两个女儿，他于2004年7月28日死于癌症。

詹姆斯·沃森于1928年4月6日出生在芝加哥，1947年完成大学动物学本科学业后，他来到了印第安纳州的布卢明顿，并于1950年在那里获得了动物学博士称号，在布卢明顿沃森有机会接触遗传领域的顶尖学者，在哥本哈根进行一段时间的研究逗留后，他于1951年来到了剑桥大学，并于1953年与弗朗西斯·克里克一起找到了双螺旋结构，这以后他在加利福尼亚工学院工作了两年，1955年至1956年他又和克里克在剑桥合作了两年，1956年他成为哈佛大学的教授，1976年他放弃了教授职位。1968年起他担任位于美国纽约长岛的科尔德斯普林港实验室（CSHL）的主任，在他的领导下，这个实验室的研究取得了世人瞩目的成就。1989年至1992年，沃森担任国际人类基因组项目美方组长，该项目于2001年揭开了人类遗传的秘密。1994年沃森出任科尔德斯普林港实验室主席一职，2004年至今一直是该实验室的总监。

相关知识

遗传学简史Ⅱ

克里克和沃森演示的DNA复制直到1958年才得到实验验证，人们终于发现了遗传基因序列：A、 T、 G、C这4个碱基中有3个碱基与20个构成所有蛋白质的氨基酸中的一个组成基因密码，3个碱基与氨基酸的排列规则（即基因密码）直到1966年才被破译，1968年至1970年，人们又在某些位置发现了可使DNA分裂的蛋白物质制约酶，制约酶是解开遗传奥秘的真正钥匙。1972年，美国化学家保罗·伯格首次成功地完成了DNA的体外重组，他借助制约酶将DNA分子从不同的DNA基因组织中切割出来并对其加以重新组合。1980年，首个通过遗传基因技术产生的非繁殖性生物（一种可降解油质的细菌）申请了专利。1982年，通过基因工程技术生产的胰岛素开始在市场销售，1985年，凯利·马里斯发明了一种新技术，大大降低了基因指纹技术、DNA亲子辨认和利用基因技术进行的医疗诊断的成本。基因疗法于1990年首次面世，1997年克隆羊多莉降生，人体基因组在2001年被彻底破解，2003年，基因疗法因死亡和致癌事故被叫停。

推荐

阅读：

《双螺旋》，詹姆斯·沃森著，Reinbek 1997

《一次迷乱的行动——双螺旋和分子生物学探险》，弗朗西斯·克里克著，München 1990

《弗朗西斯·克里克和詹姆斯·沃森：揭示生命遗传的奥秘》， Edward Edelson著，徐清平、张延续译，陕西师范大学出版社2004

点评

没有任何其他东西能像遗传分子那样说明形式和功能的统一，克里克和沃森通过双螺旋模型解开了人类生命之奥秘。