dna雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)過程

1、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)過程DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)過程：科學(xué)技術(shù)的發(fā)展在增進(jìn)人類認(rèn)知與智慧的同時(shí)，也極大地改變了我們的生活，推動(dòng)著社會(huì)的進(jìn)步。自1901年以來，一年一度頒發(fā)的諾貝爾科學(xué)獎(jiǎng)廣受矚目，它們授予的自然科學(xué)之重大發(fā)現(xiàn)和科學(xué)方法之重大發(fā)明，當(dāng)屬最高層次的創(chuàng)造性智慧，其獲獎(jiǎng)?wù)咭嗫胺Q人中翹楚、科學(xué)精英。從本期開始，“探索發(fā)現(xiàn)”欄目將陸續(xù)登載諾貝爾科學(xué)獎(jiǎng)得主的人生故事，敬請讀者朋友垂注。距今整整63年前的那個(gè)春天，詹姆斯沃森和弗朗西斯克里

2、克這兩個(gè)初出茅廬的年輕科學(xué)家構(gòu)建出DNA結(jié)構(gòu)模型，轟動(dòng)世界。這是20世紀(jì)下半葉最重要的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，也是生物學(xué)自達(dá)爾文提出物種起源理論以來最重要的進(jìn)展。圍繞這一事件，有許許多多讓人意想不到的曲曲折折，也有頗多耐人尋味之處?！巴黄啤鼻耙沟睦Щ螽?dāng)?shù)诙问澜绱髴?zhàn)臨近結(jié)束的時(shí)候，一門把生物學(xué)、化學(xué)和物理學(xué)融合在一起，從分子水平上研究生命現(xiàn)象物質(zhì)基礎(chǔ)的學(xué)科—分子生物學(xué)，漸漸地有了一個(gè)雛形。1944年，奧地利物理學(xué)家埃爾溫薛定諤在《生命是什么—活細(xì)胞的

3、物理學(xué)觀》一書中，非常清楚地表達(dá)了一個(gè)信念：生命的基本特征就是能夠儲(chǔ)存和傳遞信息，亦即遺傳密碼能夠代代相傳?；蚴腔罴?xì)胞的關(guān)鍵組成部分，要懂得什么是生命，就必須知道基因是如何發(fā)揮作用的。生物學(xué)家將“承載遺傳信息的最小單位”稱為“基因”，可當(dāng)時(shí)沒人知道基因到底什么樣，它“寄存”在哪里當(dāng)時(shí)，細(xì)胞核中的染色體已被證實(shí)在遺傳過程中起到關(guān)鍵作用，它主要由脫氧核糖核酸(DNA)和蛋白質(zhì)組成，而染色體中蛋白質(zhì)要比DNA多一些。此外，已通過細(xì)菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)

4、證實(shí)：遠(yuǎn)不如蛋白質(zhì)來得復(fù)雜的DNA，實(shí)際上竟然是細(xì)胞中的一種遺傳物質(zhì)，它在決定遺傳性狀上扮演著主要角色。進(jìn)一步的研究表明：所有的生物都包含DNA分子，即儲(chǔ)存制造蛋白質(zhì)的遺傳指令分子。這意味著，要解開基因本質(zhì)之謎—基因是由什么組成的它們怎樣精確地復(fù)制又如何控制(至少是影響)蛋白質(zhì)的合成—就必須對DNA的化學(xué)及物理構(gòu)造有更多的了解。兩個(gè)天才的相遇1950年秋，22歲的“神童”詹姆斯沃森從美國印第安納大學(xué)取得遺傳學(xué)博士學(xué)位后，拿到一筆研究獎(jiǎng)學(xué)

5、金，去往哥本哈根大學(xué)，從事生物化學(xué)方面的研究工作。1951年春，他受邀到意大利那不勒斯參加一個(gè)有關(guān)生物大分子結(jié)構(gòu)的學(xué)術(shù)會(huì)議。在這次會(huì)議上，倫敦國王學(xué)院的物理學(xué)家莫里斯威爾金斯展示了DNA的X射線衍射圖片。沃森看后深受啟發(fā)，意識到：假使基因能像一般化學(xué)物質(zhì)一樣被結(jié)晶出來，那就一定可以用通常的化學(xué)、物理方法測定其結(jié)構(gòu)。那一瞬間，沃森突然對化學(xué)產(chǎn)生了很大的興趣，并且萌生了與威爾金斯進(jìn)行合作研究的念頭。幾個(gè)月后，沃森設(shè)法變更了自己的學(xué)習(xí)計(jì)劃，來

6、到英國劍橋大學(xué)卡文迪什實(shí)驗(yàn)室，并在那里遇到了剛從物理學(xué)領(lǐng)域轉(zhuǎn)型、雖起步較晚但一心想在交叉學(xué)科上有所作為的生物學(xué)研究生弗朗西斯克里克。這兩個(gè)知識背景不同、相差12歲的年輕人一見如故，發(fā)現(xiàn)彼此的興趣、思維方式和行為做派都驚人的相似。他們很快就擦出了智慧的火花，決計(jì)攜手合作，以建模方式確定DNAComment[CS2]:并非專才（遠(yuǎn)不及其他專才）卻博采眾長，比下了領(lǐng)域大咖Comment[CS3]:全才式的學(xué)習(xí)，兩人都多方位地進(jìn)行自我提升，因?yàn)?/p>

7、這項(xiàng)研究本身就是跨學(xué)科的，結(jié)合當(dāng)時(shí)科學(xué)的發(fā)展?fàn)顩r，兩人都能稱得上全才進(jìn)步而分享信息的舉動(dòng)，那也應(yīng)該算是一次憤怒的報(bào)復(fù)行為?！痹僬f，備受激勵(lì)的沃森與克里克隨即展開新一輪建模工作。廣攬信息所收獲的兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)大大簡化并推動(dòng)了他們的進(jìn)展：一是對含氮堿基結(jié)構(gòu)的更深了解，二是對這些堿基如何配對的深刻洞察。他們最終揭示出：DNA分子具有雙螺旋梯形結(jié)構(gòu)，每級梯級就是一個(gè)堿基對，堿基對的排列順序就代表了DNA中存貯的信息。他們撰寫的千字論文發(fā)表在1953

8、年4月25日的《自然》雜志上。一個(gè)新的時(shí)代開始了。弗朗西斯克里克簡介弗朗西斯克里克(FrancisCrick，19162004)，英國生物學(xué)家、物理學(xué)家和神經(jīng)科學(xué)家。早年在倫敦大學(xué)學(xué)習(xí)物理，“二戰(zhàn)”爆發(fā)后到英國海軍部研究制造水雷，戰(zhàn)后進(jìn)入劍橋大學(xué)從事蛋白質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)的研究。晚年的研究興趣轉(zhuǎn)向神經(jīng)科學(xué)，尤其是意識問題的研究。著有《驚人的假說：靈魂的科學(xué)探索》和《狂熱的追求：對科學(xué)發(fā)現(xiàn)的個(gè)人見解》等。詹姆斯沃森簡介詹姆斯沃森(JamesWat

9、son，1928)，美國生物學(xué)家。早年在芝加哥大學(xué)、印第安納大學(xué)學(xué)習(xí)。1953年和弗朗西斯克里克發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)。1962年與克里克、莫里斯威爾金斯三人獲得諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。他還是人類基因組計(jì)劃的倡導(dǎo)者和主持人。著有《基因的分子生物學(xué)》《DNA：生命的秘密》和《雙螺旋：發(fā)現(xiàn)DNA結(jié)構(gòu)的個(gè)人經(jīng)歷》等。沃森和克里克作為剛進(jìn)入研究領(lǐng)域的年輕人，沒有掌握任何第一手的資料，但他們能積極與相關(guān)研究人員交流，博采眾長，使得他們實(shí)際掌握的資料在

10、3個(gè)小組中是最全面的。在1952年法國盧瓦蒙會(huì)議上，沃森十分用心地聽取了鮑林構(gòu)建分子模型的方法。從鮑林的講話中，沃森很敏銳的意識到鮑林的方法是解決DNA問題的正確途徑。在1953年2月造訪英王學(xué)院時(shí)，沃森從威爾金斯那里獲得了石射線衍射試驗(yàn)的清晰照片和相關(guān)數(shù)據(jù)，為DNA模型的構(gòu)建奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在構(gòu)建分子模型的過程中，他們又吸收了數(shù)學(xué)家JGriffith(格里菲斯)對堿基受力(氫鍵)的計(jì)算和生物化學(xué)家查伽夫關(guān)于DNA中A與T，G與c含量

11、分別相等的論斷，促使他們形成堿基互補(bǔ)配對的思想。結(jié)構(gòu)化學(xué)家JDonohue(多諾休)建議他們采用的酮基堿基構(gòu)則為實(shí)現(xiàn)氫鍵的堿基互補(bǔ)配對提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。而堿基互補(bǔ)配對正是DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)中最濃重的一筆，蘊(yùn)含了遺傳物質(zhì)對遺傳信息的儲(chǔ)存和復(fù)制的相關(guān)機(jī)制。此外，富蘭克林對沃森和克里克最初構(gòu)建的DNA分子模型進(jìn)行了批評和建議“]。因此在DNA結(jié)構(gòu)研究的3個(gè)小組中，只有沃森和克里克真正專注于DNA結(jié)構(gòu)解析，將DNA的結(jié)構(gòu)與功能進(jìn)行聯(lián)系思考問題。在此