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DNA双螺旋结构的发现作出重大贡献的科学家有4位:Francis Crick、James Watson、Maurice Wilkins和Rosalind Franklin,这4位都是在英国工作。此外,有一位美国的著名科学家叫Linus Pauling。还有一位叫Gerry Donohue提供了重要的意见。一般情况下,文献中最主要讲的就是前面这几位。在很多地方,甚至只提到前面两位。这4位中间,有一位女科学家Franklin,1962年他们得诺贝尔奖的时候,她已经去世了。她其实是在这里边作出贡献最大的一位科学家,也是受到最不公正待遇的一位……
时间回到20世纪50年代初,当时还有两个知名的研究小组从事DNA分子结构的研究工作,一个在美国加州理工大学,由当时知名的量子化学家Linus Pauling领导。他在1950年成功地发现了蛋白质的“a-螺旋结构”。还有一个小组是位于伦敦皇家学院的Wilkins和Franklin小组。
Wilkins战时曾参加核武器研制的曼哈顿计划,战后是最早开始用X光分析DNA晶体结构的物理学家。1951年Franklin加入,取得更为清晰的DNA照片。毫无疑问,Franklin是一位杰出的女科学家。她从物理化学专业毕业后,起先从事用于核反应堆的高强度碳纤维的研究工作,1947年起在巴黎国家中央化学实验室从事X光晶体分析。当时英国社会对女科学家普遍不尊重。Franklin的家庭虽然富裕,她的父亲却不愿支持她上大学的费用,只是在母亲的坚持下,才得以解决。她在皇家学院工作时,大学的俱乐部甚至不接受女教师在内进餐。Franklin不仅拍出当时最清晰的DNA结构照片,而且指出了Watson和Crick早期构造的DNA结构模型的错误。但好几次Watson和Crick想和她合作,都被她拒绝了。以致在1962年他们的诺贝尔奖的报告中,一共引用了98篇文章,却一次也没有提及Franklin的工作,这是非常不公正的。后来从Franklin的工作笔记中发现,在Watson和Crick发表他们双螺旋结构文章的前夕,除配对方案外,她已经独立地得到了相同的结论,作为有经验的化学家,她必定在短期内会解决这一问题。
但是实际情况却远非人们想象的那么直截了当。可以毫不夸张地说,DNA双螺旋结构的发现过程极具戏剧性,当事人的回忆也不尽相同,褒贬不一,尤其是科学家的个性和复杂的人际关系在其中起到相当大的作用……
Watson是一个天才,22岁就得到了美国动物学博士学位,并得到一年资助到哥本哈根从事病毒的DNA研究。在一次学术会议上他听Wikins报告DNA结构的X光分析,印象深刻,决定要从事DNA分子结构的破译工作。在申请下年度的工作岗位时,他决定不去Pauline那里,因为他觉得pauline名气太大,不可能花时间帮助他这个小人物。同时Wilkins对他的热情也没有反应,最后他决定到Cawendish实验室。Crick在战前已经从物理系毕业,战时从事过磁性地雷和雷达的研发,战后他读了量子波动力学发现者薛定格所写的书《生命的本质》,书中指出研究决定生命现象的内部分子结构非常重要,受这一影响,他决定改学分子生物,成为Cawendish实验室的研究生,Watson到来时,他正在从事红血球的X光晶体分析的博士论文工作。1951年他已经35岁,是当时少数坚定相信DNA是遗传物质载体的人之一。
Watson和Crick认定,所有的生命的现象都是在分子的层次所产生的。所以如果不懂得这些分子的话,我们就不会懂得任何的生命现象。基因的三维分子结构是了解生命现象的关键,是应当抓紧研究的重大课题。这个认识促使他们能够排除一切困难,紧密合作,抓住这个题目不放,最后终于获得成功。由于Bragg和伦敦皇家学院有一个君子协定,Cawendish实验室只作蛋白质的X光分析,而DNA的X光分析由皇家学院进行。因此,Crick和Watson只能设法从皇家学院得到有关的实验数据。所以,他们是在条件并不是很好的情况底下完成研究工作的。Waston来到以后,告诉Crick他听到的Wilkins关于DNA结构X光分析报告的印象,Crick根据他从事X光结构分析的经验,立刻感到可能是一种螺旋结构,但不能确定是双、三还是多螺旋。他们随即开始了DNA结构模型的创建。他们提出的第一个设想是一个三螺旋模型,是由核糖核酸和磷酸组成的环位于分子的中央,通过镁离子连接组成链条,形成DNA分子链条的估价,核苷酸基则位于骨架分子的外面。他们邀请Wilkins和Franklin到Cawendish来讨论,这一模型立刻被Franklin所否定,指出镁离子会和DNA中包含的水分子结合,而不可能成为骨架的粘接剂。在美国的Pauling是最有经验的,但他一直没有机会接触DNA结构的X光分析照片。1952年他申请到英国参加学术会议,由于被美国政府认为亲共而拒发护照,没有见到Wilkins和Franklin。Pauling提出的也是一个骨架在内的三螺旋模型,Watson和Crick虽然知道这和他们在52年提出的模型相似而不可能正确,但感到了竞争的压力,他们知道必须加快,不然更有经验的Pauling将抢在他们前面。Watson立即赶到伦敦,但Franklin对他们仍然不热情,而Wilkin则背着Franklin将她不久前拍的一张含水的DNA的X光照片给Watson看了。这张照片在X光专家眼里已经清楚显示出双螺旋的结构。1953年1月,Pauling在美国宣布他发现了DNA的结构,并派他的儿子带了文章的预印本到英国,希望看到DNA结构的X光照片,但为Wilkins婉拒。
Watson回来以后将新发展情况向Bragg报告。Bragg感到竞争激烈,就同意他们做了。根据Franklin的新X光照片,Watson和Crick提出了双螺旋结构的设想,并将核糖核酸和磷酸组成的骨架放在分子的外面,里面核苷酸基对。这时他们不通过Randall,在Franklin也不知情的情况下,得到了一份内部报告,从该报告的数据中,他们得出了双螺旋的两支是反平行的结论。最初Watson以书本上的核苷酸化学结构为出发点,认为基对是由相同的核苷酸分子通过氢键组成,但不能解释Chargaff规则。到1953年4月25日,《自然》杂志发表了Crick和Watson的论文,也同时发表了Wilkins和Franklin和他们的合作者分别写的两篇实验结果的论文。
Watson和Crick之最后成功,在于他们之间有良好的人际关系,既会顽强地坚持己见,又能灵活地倾听对方意见,在争论中互相尊重,发挥各自的长处,最后服从真理,很快达成一致。 对Watson和Crick的关系,他们的同事讲,他们这两个人互相启发,他们都很喜欢开玩笑,有很大的野心,没有耐心,但非常的真诚。Crick曾经讲过,他不喜欢互相之间虚情假意那样的礼貌。他们两家人中间,其中一个人发现另一个人走错路了,就会以非常确定的语言告诉他,你走错了,赶快回来。这样他们就赢得了时间和精力,而能够保持一致。Pauline是两次获得诺贝尔奖,有丰富经验的化学家,如果他有机会早一点看到DNA结构的X光分析照片,也可能率先发现DNA的双螺旋结构。
来源:[《文明》]
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