探索DNA双螺旋结构的竞赛

克里克(1916- )在大学学的是物理专业,毕业后攻读物理学研究生。第二次世界大战爆发后,他中断学业参军。战后,他受薛定谔的《生命是什么?》一书的影响,转而学习生物学,1949年进入剑桥大学卡文迪什实验室师从英国著名分子生物学家M·F·佩鲁茨(1914- )攻读研究生。

1951年,沃森(1928- )在美国获得博士学位后,5月份在一次国际大分子结构研讨会上聆听了威尔金斯关于DNA的X射线衍射研究的报告,引发了他对这一研究的兴趣。9月,他也来到卡文迪什实验室,在英国著名分子生物学家J·C·肯德鲁(1917-1997)的手下进行博士后研究。

当时,佩鲁茨与肯德鲁正在合作运用X射线衍射技术研究血红蛋白和肌红蛋白的分子结构。作为他们的学生和助手,克里克与沃森被安排共用一间办公室。两个年轻人都是《生命是什么?》的忠实读者,又都对从分子生物学的角度研究遗传基因感兴趣,于是结成了事业上的合作伙伴。他们决定进行DNA结构的研究。


英国生物物理学家克里克

      美国生物学家沃森

卡文迪什实验室老楼。该实验室成立于1871年,原是剑桥大学的核物理、
粒子物理学研究所。1938-1953年,在W·L·布拉格(即小布拉格)主持下,
该实验室将研究领域向固体物理学、射电天文学和分子生物学等方面拓展。
英国物理学家W·L·布拉格(1890-1971)。
他因运用X射线衍射技术对晶体结构进行
分析方面的成就获得1915年诺贝尔物理学
奖时,年仅25岁,是诺贝尔奖历史上最年
轻的获奖者。
科学少年之烦恼

童年时的克里克对外部世界充满了好奇,整天在琢磨许多事情。一天,他忧心忡忡地问母亲:当我长大之后,如果世界上重要的科学发现已被挖掘干净,我是否会无事可做?母亲告诉他,科学上有很多有待人们发掘的奇异世界,有很多人们没有发现的事情,完全不必担心,长大以后是可以大有所为的。听了母亲的话,小克里克的疑虑打消了,他的好奇心、进取心和自信心更加强烈了。




美国化学家鲍林与他所建立的蛋白质多肽
链α螺旋结构模型。

在三组DNA结构研究人员中,沃森和克里克资历最浅,知识与经验最缺乏,也没有进行过相关的实验,而且DNA结构不是他们的本职研究课题,但他们却在这场科学竞赛中赢得了胜利。

克里克与沃森认为:当时的X射线晶体衍射技术水平尚不足以清晰显示生物大分子较为复杂的三维图像,仅靠数学计算,难以确定大分子中所有原子的准确位置。如果设想DNA分子呈螺旋状,则不妨依据X射线衍射图上的几组数据,先构建出分子模型的大模样,再不断调整其中原子排列的细节,直到其与真实分子的衍射图十分接近为止,此时得到的即应是DNA的实际立体结构。

不久,克里克、沃森得知美国化学家鲍林正是依据结构化学的简单原理,通过构建分子模型的途径,发现了蛋白质多肽链的α螺旋结构。这更使他们确信:解决DNA分子结构之 路在于构建模型。



沃森、克里克成功的重要原因之一是他们选择
了正确的研究途径——以类似于儿童搭积木的
方法构建DNA结构的模型。
沃森在实验室中

我对这个世界充满了好奇,如果我的热情被激发起来,我就会去分析它、探索它,并且我是愿意努力工作的。

——克里克