双螺旋-第13章
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几天后，大约是下星期三的光景，有一次我在纸上画腺嘌呤的结构式时，居然茅塞顿开，受到了一个颇为重要的启示。我忽然想到在DNA结构中，腺嘌呤残基之间形成的氢键和在纯腺凛呤结晶中的氢键是相似的。这可能具有深远的意义。如果DNA确是这样的话，一个腺嘌呤残基和与它成一百八十度旋转的有关腺嘌呤残基之间可以形成两个氢键。而更为重要的是，同样两个对称氢键也可以把一对鸟嘌呤，一对胞嘧啶或一对胸腺嘧啶联结起来。于是，我开始想，每个DNA分子是否都是由相同碱基顺序的双链构成的；而这两条链又是通过相同碱基对之间的氢键联在一起的。麻烦的是，这样的结构不可能有一个规则的骨架，因为嘌呤（腺嘌呤和鸟嘌呤）和嘧啶（胸腺嘧啶和胞嘧啶）形状不同，这个结构的骨架会由于这些嘌呤对或嘧啶对在中心交替出现，而显示凸出或凹进的形状。
尽管骨架不规则的问题仍未解决，我的心却砰砰地乱跳起来。如果这就是DNA的结构，我会因这个发现而一鸣惊人。两条碱基顺序相同并相互缠绕在一起的多核苷酸链存在于生物体内，不可能是一种偶然现象。相反，这倒有力他说明在某个早期阶段， DNA分子的一条链在另一条链合成时起到模板作用。按照这种说法，基因复制起始于它的两条相同链的分离。然后，在两条亲代模板上便产生出两条新的子代链，于是就合成了两个和原来分子一样的DNA分子。由此看来，基因复制的关键可能在于新合成的链中每个碱基总是通过氢键和一个相同的碱基相联。可是，那天晚上，我还弄不明白，为什么鸟嘌呤通常的互变异构体不能同腺嘌呤形成氢键。同样，其它一些错误配对也会发生。但既然没有理由排除某些专一性酶的作用，我也用不着过分地为此焦虑不安。譬如，可能存在着一种对腺嘌呤有专一作用的酶，它把腺嘌呤总是嵌在与模板链上腺嘌呤残基相对应的位置上。
时钟敲过十二点以后，我感到心情越来越愉快。我想到过去很长一段时间，克里克和我曾经担心表面上看来DNA结构可能是枯燥无味的。既不能说明它的复制机理，也不能说明它控制细胞的生物化学功能。但现在使我惊喜交加的是这个问题的答案看来竟是如此饶有趣味。有两个多小时，我躺在床上，闭着眼睛兴奋得彻夜难眠，成对的腺嘌呤幻影在我眼前翩翩飞舞。仅偶有几次，我担忧这绝妙的幻想是否会出差错。
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然而好景不长，到第二天中午，我的黄粱美梦就烟消云散了。我选择的鸟嘌呤和胸腺嘧啶的互变异构形式是错误的，这个事实又使我陷于窘境。在我发现这个不幸事实之前，我在惠姆匆匆地吃完了早餐，然后立即回到克莱尔学院，给德尔布吕克写了封回信。他在来信中曾告诉我，在加州理工学院的遗传学家看来，我的那篇细菌遗传学的文稿似乎有不妥之处。但尽管如此，他仍同意我的要求，把文稿寄给了《美国科学院院报》。这样，即使我干了一件蠢事，发表了一篇荒谬的文章，我依然还算年轻，在完全走上歧途之前清醒过来还为时不晚。
起初，这个消息的确引起了我的不安。而现在，我却由于可能发现DNA自我复制的结构而情绪高昂。在回信中，我重申了我的信念：我了解细菌交配时发生的情况。而且我不禁又添上一句说，我刚刚发现了一个绝妙的DNA结构，它和鲍林的那个完全不同。我还一度想写点有关我的工作进展情况。可是，我还在跟别人竞赛，就决定不写了。我急促地把信投入邮筒，就赶快回实验室去了。
信寄出还不到一小时，我就知道了我的所谓发现只是一派胡言。因为当我走进办公室，刚开始解释我的想法，美国晶体学者多纳休（Jerry Donohue）就反驳说，这种看法是不能成立的。按他的说法，我从戴维逊的书中引用的互变异构体是不正确的。我立即针锋相对，告诉他在其它一些教科书中也有以烯醇形式来表示鸟嘌呤和胸腺嘧啶的。但是，这丝毫说服不了多纳休。使人高兴的是，他也承认多年来有机化学家们倾向某种互变异构形式，而轻视另外一些形式，其实也是非常主观，并无可靠根据。实际上，许多有机化学教科书中，也都乱七八糟地画了一些异想天开的互变异构图，我扔到他面前的那张鸟嘌呤图，显然属于此类蹩脚货。化学常识告诉他：鸟嘌呤会以酮式出现。他同样认为，胸腺嘧啶被描绘成烯醇式结构，也是错误的。他再次明显地倾向酮式结构。
然而，多纳休并没有提出他倾向酮式结构的任何可靠理由。他承认，只有一种化合物的晶体结构与此有关。那就是二酮吡嗪。它的三维结构几年前就在鲍林的实验室里研究出来了。毫无疑问，这个化合物是酮式，而不是烯醇式。同时，在他看来，量子力学关于二酮吡嗪为何具有酮式结构的理论，也同样适用于鸟嘌岭和胸腺嘧啶。他 竭力劝我还是别异想天开地在这类问题上浪费时间了。
开始，我以为他是在有意挑剔，可是我并没有忽视他的批评。除了鲍林以外，多纳休称得上世界上最熟悉氢键的人了。他曾在加州理工学院对于小的有机分子晶体结构进行了多年的研究。我不能自欺欺人，认为他对我们的问题缺乏了解。自从他在我们办公室工作六个月以来，我从来没有听说过他对自己不了解的事情信口开河地议论过。
我十分沮丧地回到写字台旁，希望能找到什么绝招来拯救我的“同类配对”观点。但是，多纳休说的那种新结构，对我这种观点显然是个致命的打击。把氢原子移到它们的酮式位置上，会使嘌呤和嘧啶的大小差别，比起它们以烯醇式存在时的差别变得更加重要。除非找到特殊的理由，否则就很难想象多核苷酸链会弯曲到足以适应不规则碱基顺序的程度。可是，当克里克进来时，就连这种可能性也不存在了。他很快发现，只有每个多核苷酸链的每68埃完全旋转一周，“同类配对”结构才能在X 射线图谱上出现34埃的重复。但这就意味着，相邻碱基之间的旋转角度只有18度。克里克相信，他最近对模型经过一番研究之后完全否定了这个数值。此外，这种结构并不能说明查戈夫规律（腺嘌呤与胸腺嘧啶等量，鸟嘌呤与胞嘧啶等量），这也使他很不满意。我对查戈夫规律却抱着一种不冷不热的态度。好在午饭时间到了，克里克谈笑风生的话题暂时打断了我的思路。我们转而谈起为什么大学生不能博得外国女孩子的欢心。
午饭后，我不想立即回去工作。我担心设法将酮式形状配置到某种新结构上去会使我走到死胡同里去。而且，可能会面临着这样的情况，即没有一个规则的氢键结构能与X 射线提供的证据相符合。我站在室外，眼睛盯着藏红花。我希望一种完美的碱基顺序能象这朵鲜花一样脱颖而出。因为要系统地检验可能的氢键所需要的嘌呤和嘧啶金属模型未能及时制成，把艰巨的模型制作工作推迟了至少几个小时。在回到楼上时，我觉得找这个借口也是心安理得的。至少要两天，这些东西才能送到我们手中。无事可做，真有点度日如年的感觉。于是，我就利用那天下午剩下的时间，用硬纸板剪成了精确的碱基模型。等到剪完时，我发觉时间已晚，只有留到明天再继续做了。晚饭后，我和住在“老妈”旅馆里的那一帮人看戏去了。
次日清晨我来到办公室，那里还是静悄悄的，空无一人。我急急忙忙地把写字台上的东西挪开，以便于进行用氢键维系的碱基配对试验。开始，我仍抱着“同类配对”的偏见不放，可是，我毕竟认识到，这种看法是不会有任何结果的。多纳休进来时，我还以为是克里克呢。我抬头看了看他，又继续摆弄起碱基模型来，我把碱基移来移去寻找各种配对的可能性。突然之间，我发现一个由两个氢键维系的腺嘌呤… 胸腺嘧啶对竟然和一个至少由两个氢键维系的鸟嘌呤… 胞嘧啶对有着相同的形状。看来，所有的氢键都是自然形成的，（两类碱基对，呈相同形状）并不需要人为的加工。我马上把多纳休叫来，询问他对于这些碱基对，这次是否仍有反对意见。
多纳休说没有反对意见。我于是精神大振。嘌呤的数目为什么会和嘧啶数目完全相同的谜，看来就要被我们解开了。如果一个嘌呤总是通过氢键同一个嘧啶相联，那么，两条不规则的碱基顺序就可能被规则地安置在螺旋的中心。而且，要形成氢键，这就意味着腺嘌呤总是和胸腺嘧啶配对，而鸟嘌呤只能和胞嘧啶配对。这样一来，查戈夫规律也就一下子成了DNA双螺旋结构的必然结果。更令人兴奋的是，这种双螺旋结构还是提出了一种DNA复制机制。它比我曾一度设想过的同类配对机制更加令人满意。腺嘌呤总是与胸腺嘧啶配对，鸟嘌呤总是与胞嘧啶配对。这说明两条相互缠绕的链上碱基顺序是彼此互补的。只要确定其中一条链的碱基顺序，另一条链的碱基顺序也就自然确定了。因此，一条链怎样作为模板合成另一条具有互补碱基顺序的链，也就不难设想了。
克里克来时，刚把一只脚跨进门里，我就迫不及待地告诉他，我们已经掌握了全部答案。起初，他还抱着一种审慎态度。可是，那相同形状的A—T和G—C碱基对，不出我的意料，还是深深地打动了他。他急切地把这这些碱基按其他一些方法配对。可是没有一种方法能够符合查戈夫规律。几分钟后，他发现每个碱基对的两个糖苷键（连接碱基和糖）是由与螺旋轴垂直的一根二重軸有规 则地连接着。这样，两个碱基对都可以转到相反方向，而它们的糖苷键却仍然保持着同样的方向。这就导致了一个非常重要的结果：一条特定的核苷酸链可以同时包含嘌呤和嘧啶。同时，这也有力地他说明两条链的骨架一定是方向相反的。
现在的问题是，究竟这种A一T和G一C碱基对是否能方便地装在我们前两个星期设计的骨架构型之中。由于我们在螺旋中心为碱基留下了一大块空间，乍一看，这似乎是大有希望的。然而我们俩都明白，我们一定要制作一个完整的、并圆满地符合立体化学原理的模型，才能算是大功告成。再说，这种结构的发现，具有如此重大意义，决不容许草率从事。因此当克里克飞快地跑进伊尔酒馆，用所有在场吃午饭的人都能听得见的声音宣布我们已发现了生命的奥秘时，我感到多少有点不大舒服。
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克里克很快就全力以赴地投入了DNA的研究工作。在发现A—T和G一C碱基对有相同形状的第二天下午，他又回头去测量他的博士论文中的某些数据，可惜收效甚微。他不时地从椅子上站起来，焦虑不安地盯着硬纸板模型，尝试着用其它一些方法搭配碱基对。后来，这短暂的疑虑过去了，他又满面春风，兴奋地对我谈起我们的工作是多么重要。尽管这种作法和剑桥常见的遇事稳重和留有余地的态度迥然不同，我还是很乐意听的。DNA结构搞清楚了，其结果又是如此激动人心。我们的名字将和双螺旋连在一起，就象鲍林的名字总和a螺旋连在一起一样。这一切几乎是那么令人难以置信。
伊尔饭店六点钟开门时，我和克里克一同去吃饭。我们顺便商量一下以后几天该干些什么。克里克觉得，能否制出一个完善的三维结构模型是一件刻不容缓的事。因为遗传学家和核酸生化学家不应该再白白浪费他们的时间和仪器设备。需要尽快地告诉他们问题的答案，从而使他们能够调整研究方向，转而配合我们的工作。我当然同样迫切地想造出这样一个完善的模型。但是，我却更加念念不忘鲍林，我担心在我们把结果告诉他之前，他说不定会碰巧发现碱基对的奥秘。
不过，那天晚上，我们始终不能稳定地建立起双螺旋模型。在拿到金属制成的碱基模型之前，制出的任何分子模型都很粗糙，没有很强的说服力。我回到“老妈”旅馆，对伊丽莎白和福卡德说，克里克和我可能已击败了鲍林，我们的发现将使生物学发生一场革命。他们俩人都感到由衷地高兴。伊丽莎白更为她的兄弟感到自豪。福卡德表示，他要向国际生化学会报告，他的一个朋友将获得诺贝尔奖金。彼得也是同样兴高采烈，虽然他父亲可能在科学上遭到重大挫败，他并未因此流露出任何不快。
第二大早晨醒来，我感到格外的精神焕发。在去惠姆吃早饭的路上，我慢步走向克莱尔桥（Clarc Bridge），抬头眺望国王学院哥特式礼拜堂在这明朗春天高耸人云的尖顶。在那儿，我稍事停留，观赏了最近整修一新的吉布斯大楼（GibbsBuilding）。这是一座具有乔治王朝特色的建筑。这时我想，我们今日的成功，在很大程度上应归功于我们曾在这里度过的那些平静岁月。我们曾长期来往于这里的几个学院之间，默默无闻地博览了海弗（Heffer）书店所有的各类新书。我怡然自得地看过《泰晤士报》，然后走到实验室。我看到克里克正在按他想象中的格式，用硬纸板拼着碱基对。不用说，他早就来到实验室了。仅仅用了一个圆规和一把直尺，他就看出，两类碱基对都能很好地安排在骨架结构之中。那天上午，佩而我这一番话未能奏效。奥迪尔一想到要和那些不修边幅的人们长期相处，就感到惴惴不安。况且，那时我身上穿着的一件刚让裁缝做的紧身运动衫和美国人的便装完全不同。她看到我这样的装束，就更加不相信我说的话了。
第二天早上，克里克又比我早到实验室。我进去时，他正把模型牢牢地固定在支架上。这样，他可以逐个得出原子间距。他在那儿把原子前后挪来挪去。我坐在写字台边，考虑着如果我要尽快宣布我们有了某种有趣的发现，我该用哪种格式来写这封信。我正在想人非非，竟没有注意到克里克要我帮他扶正模型，以防在调整时倒下。他略微流露出不满的神情。
这时我们才明白，以前我们对镁离子重要性是小题大做，大方向错了。看来，威尔金斯和罗西坚持研究DNA的钠盐似乎是正确的。但是，既然糖和磷酸骨架在外部，究竟是哪种盐其实是件无关紧要的事。两种盐都能被双螺旋结构所接受。
时近中午，布喇格第一次看到了我们的模型。他由于患流感而在家呆了几天。听到克里克和我提出了有独创性的、对生物学可能有重大意义的DNA结构的消息时，他正躺在床上。回到卡文迪什实验室后，他马上抽空溜达到我们这儿，想亲眼看一看DNA模型。他立即就明白了双链之间的互补关系，以及腺嘌呤与胸腺嘧啶，鸟嘌呤与胞嘧啶的等量关系是糖和磷酸骨架有规律反复出现的必然结果。可是，他不知道查戈夫定律。所以，我又向他介绍了一下DNA各种碱基含量相对比例的实验数据。我发觉，布喇格越来越为它在基因复制中的巨大意义感到兴奋。谈到有关X 射线的证据时，他明白了我们为什么还没打电话告诉金氏学院的研究小组。可是，我们还没有征求过托特的意见。对此，他感到困惑不解。我们对他说，有机化学方面的问题我们已经解决了。但是这仍不能使他完全放心。至于说我们使用的化学结构式不准确，应该承认这种可能性是很小的。但是看到克里
