生 命 奇 葩-第18章
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豌豆的形态、大小、颜色等产生着影响，而且他还发现，不管这东西是什么，
它总是以相同的方式、按照一定的规律影响着豌豆的生长。虽然当时没有一
个人把孟德尔以及他的研究放在眼里，但在孟德尔去世后许多年，越来越多
的科学家证实了孟德尔的观察结果，并证实了决定生物性状的遗传信息正是
来源于细胞本身。
早在1869年，瑞士科学家米歇尔就发现了一种从细胞核中提取出来的白
色粉末——核酸 （当时取名为核素），后来人们逐渐对它有了更多的了解，
于是给它起了一个更新更复杂的名字，叫脱氧核糖核酸，简称DNA。DNA是一
个很大的分子，它是经过某种复杂神秘的方式形成的。后来又经过大约 80
年的时间，科学家们通过许多科学实验证明，DNA是遗传物质的基础，也就
是说，DNA分子是携带遗传信息的物质。
假如你要建造一幢房子，或一幢办公大楼，就必须准备好一个计划或一
份设计图纸，上面规定了施工过程的每一个细节。但是这种计划如果要和造
一个人，哪怕一只鼠所需要的计划相比，实在是太简单了。因为要造一个人，
你就得为一千亿个细胞以及包括产生新细胞新生命所必需的一切东西订出详
详细细的计划来。堆放这么多的计划图纸可得要好大一个地方啊。而所有这
些复杂事情，DNA似乎都能办到。在细胞核深处的一个小小的分子里面，居
然存放得下所有这些图纸。如此多样复杂的生命完全由DNA控制着。如果没
有DNA的组织，就根本不会有我们所认识的这个世界。但是，这种有规律而
又多种多样的新生命的产生决不是一次成功的，而是需要每天成百上千万次
不断变化才完成的。那么生命究竟是怎样产生的呢？如此之多的信息又是怎
么贮藏在这小小的细胞核里的呢？DNA又是如何为整个生命传递信息的呢？
它的结构又是怎样的呢？
全世界各国实验室里的人们都在研究这个问题。在英国，最早是在伦敦
金氏学院工作的英国著名生物学家威尔金斯和他的助手罗莎林德·富兰克
林，他们利用X射线衍射技术来研究DNA的结构。在美国，著名的化学家莱
纳斯·鲍林也开始了对DNA的研究。在剑桥大学的卡文迪许实验室里，英国
人弗郎西斯·克里克和美国人詹姆斯·沃森也着手进行对奇异的DNA结构的
探索。
沃森是美国芝加哥人，生于1928年，1947年在芝加哥大学动物系毕业
并获理学学士学位。后来，他到印地安纳大学，进了以微生物学研究而闻名
世界的“噬菌体小组”，研究“X射线对噬菌体增殖的影响”。不久，他又
到哥本哈根海尔曼实验室学习生物化学。在此阶段，他对遗传学发生了浓厚
的兴趣。1951年，沃森参加了在意大利举行的生物大分子结构学术会议。会
上，他听到了威尔金斯关于DNA衍射图片分析的报告，并看到他所放映的一
张关于DNA纤维的X射线衍射的幻灯片。沃森开始意识到，要解开生物遗传
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变异之谜，应该对基因的结构有充分的了解，这样才可能知道基因是怎样工
作的，从而找到生物遗传机制的答案。他说：“进一步实验将表明一切基因
都是由DNA组成，”而“阐明DNA的化学结构在了解基因如何复制上将是重
要的一步。”他的这个观点得到导师劳瑞亚的支持，后经其介绍，沃森得到
“全国小儿麻痹基金会”的支持，在1952年进入英国剑桥大学卡文迪许实验
室工作，并在肯德鲁指导下，进行蛋白质和多肽结构的分析研究。这时他遇
到了一位志同道合的同事——克里克。
克里克生于1916年，是英国比安普顿人。1938年毕业于伦敦大学，学
习物理和数学。战争期间，克里克从事武器方面的研究。战后，他舍弃物理
学而对生物学发生浓厚的兴趣，主要原因是，他在1946年读了著名理论物理
学家薛定谔写的《生命是什么》一书。这本书非常清楚地提出了一个信念，
即基因是活细胞的关键部分，以及要懂得什么是生命，必须知道基因是如何
发挥作用的。克里克深受此书的影响，决心从事基因分子结构研究。1949年，
克里克进入卡文迪许实验室，在佩鲁茨的指导下研究蛋白质和多肽方面的问
题。1952年，当他正在考虑基因结构与蛋白质结构之间的关系的时候，遇到
了沃森，共同的事业把他们两人自然地结合到一起。
1951年，著名化学家鲍林根据结构化学的规律，成功地建立了蛋白质的
α螺旋模型。这个实验给了沃森和克里克有益的启示。他俩在前人研究的基
础上，应用X射线衍射方法着手建立DNA分子结构模型。
沃森和克里克经常和一直在伦敦工作的威尔金斯和富兰克林共同研究和
讨论一些问题。威尔金斯和富兰克林有一架放大倍数很高的显微镜，而且还
拍摄了一些DNA分子的X光照片。他们那架显微镜当时在剑桥大学是很先进
的。它可以把观察物放大20万或30万倍。如果用它观察一只苍蝇，看上去
足足有1英里长。在这架显微镜下，神秘的细胞活动情况看得非常清晰。
克里克试图用数学计算方法来解决DNA分子结构问题。他整天沉浸于数
学公式里，沉默寡言。一天，他在常去的伊尔小酒店吃饭时，感到一阵剧烈
的头痛，于是连实验室也没去就回家了。他坐在煤气取暖器旁边什么也没做，
过了一会儿又觉得实在无聊，于是他又动手算了起来。不一会儿，他发现问
题的答案已经找到了，他是那样的激动。然而这时他又不得不停下来，因为
时间到了，他得陪他漂亮的妻子奥迪尔去参加一个品酒晚会。可是晚会并没
有他们想象的那样有意思，所以他们便早早地回家了。克里克又陷入了沉思。
回家途中他开始考虑这DNA分子一定是某种形式的螺旋体，也就是说它是呈
一圈一圈盘旋形状的。
就在这个时候，沃森正埋头忙于他的X光摄片工作。他一心想要拍摄几
张能显示DNA结构的片子来。他想，如果能找到一个正确的拍摄角度，使他
的片子能显示出分子的结构那该多好啊。
沃森在英国的生活一直过得不那么称心。工作无疑是非常合他胃口的，
可英国的饭菜却总是叫他的肠胃受不了，他把英国的饭菜叫做“无味的肉，
没有颜色的菜，和那煮得稀烂的土豆。”医生为他开了一瓶又一瓶的药，可
他吃了以后一点不起作用，所以他的胃开始剧烈地疼痛，而且几乎天天发作。
另外他在大学里住的那几间屋子冷得叫他实在受不了，他说：“除了睡着了
不知道，我在房里整天能看到自己的嘴里呼出来的热气。”就是在这样冻得
连笔都握不住的房间里，沃森常常是独自面对那毫无热气的小炉子，苦思冥
想着DNA的结构问题。
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那时卡文迪许实验室的大门每天晚上10点钟就要关闭，为了能够留在实
验室里工作得晚一点，沃森专门借了一把大门的钥匙。一个6月的晚上，他
回去打开X光摄影机，开始冲洗一张刚从25度角拍摄的片子。当他把那张湿
淋淋的片子凑到灯前一看，马上发觉自己成功了，螺旋形的线条看得清清楚
楚。第二天一大早，沃森便焦急地等待着克里克的到来。当克里克拿起片子
看了不到10秒钟，就立刻表示完全同意沃森的看法。
断定了DNA的结构是一个螺旋体以后，紧接着需要解决的问题是，这个
螺旋体究竟是由单链或是双链、四链，还是三链构成的呢？为了解决这个问
题，他们经历了一段艰苦的历程。
根据当时的材料，他们有充足的理由否定了DNA分子的单链和四链的螺
旋结构。但他们需要根据有力的事实作出是双链还是三链的判断。
他们很快建立起了一个三链结构的模型，并自信这个模型的螺旋结构的
参数都是符合DNA的X射线材料所反映的事实的。欣喜之余，他们立即向皇
家学院X射线衍射小组报告了DNA模型的建立。第二天，以威尔金斯为首的
一批科学家对模型进行了验证和核实，发现他们对实验数据理解错了，由此
否定了他们建立的第一个三链模型。
以后，他们暂时停止了直接建立DNA模型的研究工作。沃森从事烟草花
叶病毒的研究，目的是搞清楚烟草花叶病毒的感染力的有效成分RNA，这也
许会对DNA结构提供有效的线索。克里克仍从事蛋白质的研究工作。不久，
他们得知鲍林在美国制作了一个三链螺旋的DNA结构模型。沃森和克里克马
上感到那个三链螺旋结构在某些方面并不完全正确。他们就一起着手对这个
问题进行了研究。不久，他们终于找到了这位著名化学家在自己的结构模型
里所犯的错误。
由此，他俩得到了鼓舞，虽然第一个模型失败了，他们的工作还是处于
领先的地位。他们又以满腔的热情、坚强的毅力重新从事模型的建立工作。
威尔金斯和富兰克林在模型的建立工作上给了沃森和克里克很大的帮
助，甚至他们之间的意见分歧也都是十分有益的。要是没有这两个人在X光
摄片方面做了大量的工作，沃森和克里克是无论如何也不可能创造出DNA模
型的。
不久，富兰克林拍摄了一张DNA纤维B型照片，这张片子给了沃森和克
里克最盼望的东西。当沃森看到这张片子时激动得话也说不出来了，他的心
怦怦直跳，因为从这张片子上完全可以断定DNA的结构是一个螺旋体。所不
清楚的只有一个问题，这个螺旋体到底是只有一个螺旋呢，还是像鲍林所做
的那种三螺旋体？这个问题在沃森的脑子里翻来复去。
剑桥是一个交通拥挤的城市，要想开着汽车进城是很困难的，所以几乎
每个人都骑自行车。沃森和克里克当时也都买不起汽车。当沃森骑着自行车
回到学校，进后门的时候，他已打定了主意要亲自制作一个双链模型。沃森
想，在自然界，一切最主要的事物如机体内部的各种器官，甚至细胞内的染
色体都是成双成对的，估计DNA分子也是一种双链结构，这种想法克里克也
一定会同意的。
第二天是星期六，沃森一大早就匆匆赶到实验室。当克里克来到实验室
时，他发现沃森的情绪非常激动。沃森立即把自己的想法告诉了他。开始克
里克觉得这位老朋友是在同他开玩笑，但是当他认真听完沃森的解释之后，
便也和沃森一样兴奋起来。他们立即投入了工作。他们把富兰克林那张绝妙
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的X光照片作为向导，动手制作模型。
整整一个星期，两个人的注意力全部集中在DNA上，甚至连看电影的时
候沃森也总是想着那神秘莫测的分子结构。这个分子结构里有糖和磷酸盐，
先是糖，后是磷酸盐，像链一样。其次是四种碱基——这是四种名字非常复
杂的化学物质，被分别简称为A、G、C、T。现在发生了一个问题，这四种碱
基的形状都彼此不同，这就使得制作模型的工作变得相当困难。于是，他们
便去请机械厂加工一些A、G、C、T的金属模型。由于机械厂没有立即答复，
于是他们两人便想尽办法用纸和铁丝制作模型。
他们第一次在纸上画的图样没有画好。虽然他们时时在惦记着美国的鲍
林在同他们竞赛，可是他们几次动手却以失败告终。除了到街对面的伊尔酒
店去吃点东西以外，他们始终在实验室以及克里克的小屋子里工作着。但是，
看来在机械厂把加工的金属模型送来以前，用铁丝把模型做起来是没有希望
了。
最后还是机械厂加工的模型解决了问题。模型一到，沃森只花了1个小
时就把原子按照X光照片上所示的格式和科学规律排好了位置。螺旋体是向
右旋转的，它有着向相反方向延伸的糖和磷酸盐双链。
我们不妨想象一下，许多现代化的建筑为了节省空间都有一个螺旋形的
楼梯。楼梯的支撑就是糖和磷酸盐形成的链——糖—磷酸盐—糖—磷酸盐—
糖—磷酸盐……好像一节一节的链一样。然后给它配上碱基，好像给楼梯装
上梯级一样。在制作模型的过程中，沃森和克里克发现，他们无法把碱基放
到模型中他们任意选择的位置上，这些碱基不得不用一种特殊的方式连在一
起。
每一个梯级必须由两个碱基组成。问题在于有一部分的“半梯级”是长
的，而另外一部分“半梯级”是短的。如果把这两个“长”的半梯级连接起
来，那么做出来的梯级就太宽，不适合这个楼梯扶手的两个链之间的空间。
在另一头，如果把两个“短”的连接在一起，其结果是梯级又太狭窄，同样
无法布满两个扶手之间的空间。可是天然形成的结构从来总是十分合理而完
善的。沃森和克里克发现，设计其实也很简单，不管哪个链上的一个“短”
碱基总是和另一个链上的“长”碱基连接，那样，每一个梯级之间的长度和
宽度都彼此完全相等了。所以A（“长”的）必须和T（“短”的）连接，G
（“长”的）必须和C（“短”的）连接，这样便能做成一个结构很牢固很
平衡的螺旋体。
他俩意识到只能由一个人来自如地调整模型。当沃森把一切都调整完
毕，让开身子请克里克过来进行检查时，一连15分钟克里克没有发现一点毛
病。但是好几次，当沃森看到他脸上那怀疑的表情，心不禁怦怦直跳起来。
但每一次，克里克的脸上终于又露出满意的神情，接着朝下看去。
当劳伦斯·布拉格爵士看到这个模型时，激动得和克里克、沃森毫无两
样。后来威尔金斯来看了以后也非常高兴。威尔金斯和富兰克林回到实验室
以后，把这个模型和他们拍摄的X光照片进行比较，结果发现X光照片和模
型完全符合。
不久，这四位科学家便打算公布他们的发现了。没等到消息正式发表，
鲍林已经得悉剑桥大学这两位科学家取得了成功。这位著名的化学家听说这
个问题终于解决，感到由衷的高兴。他立即表示接受双螺旋的观点，并承认
自己的结构是错误的。鲍林的行动同样表明了这位科学家是位了不起的人。
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1953年4月25日，由四位科学家共同撰写的一篇仅仅只有900字的重
要文章，发表在《自然》杂志上。文章的第一句是这样说的：“关于脱氧核
糖核酸盐类（DNA）的结构，我们想提出一个建议。”他们就用这样谦虚的方
式向世界宣布了他们已经揭开了生命的最大秘密之一。
1962年，沃森、克里克及威尔金斯由于成功地建立了DNA双螺旋结构模
型而同获诺贝尔奖金。而
