偉大的雙螺旋1953年2月28日中午，劍橋大學的兩位年輕的科學家弗朗西斯·克里克和詹姆斯·沃森步入老鷹酒吧，宣布他們的發(fā)現(xiàn)：DNA是由兩條核苷酸鏈組成的雙螺旋結構。他們只要分裂開，各自的堿基吸引一個相同的堿基，就會最終產生兩個DNA分子。Wilkins和R.他們把實驗放在第一位，把精力放在獲得高質量的衍射照片上。嘌呤和嘧啶都有1種以上的拓撲異構形式，Donohue的化學直覺告訴他Watson在模型中采用的嘧啶C和T是錯誤的拓撲形式，所以Watson所構想的氫鍵不成立。他的腦筋又回到DNA上，突然靈光一閃，他發(fā)現(xiàn)腺嘌呤（A）和腺嘌呤（A）可以通過旋轉18度，形成2個氫鍵，同樣T與T、G與G、C與C之間都能形成2個氫鍵。他的腦筋又回到DNA上，突然靈光一閃，他發(fā)現(xiàn)腺嘌呤（A）和腺嘌呤（A）可以通過旋轉18度，形成2個氫鍵，同樣T與T、G與G、C與C之間都能形成2個氫鍵。Crick在研究了Waston的模型后，又試了幾種配對方式，但這些都不能滿足Chargaff規(guī)則。Franklin的反應是冷淡的，她一聽說Pauling的模型是螺旋，就不想再聽下去了。他唯一指出的是兩條纏在一起的互補鏈方向是相反的但Crick在實驗室中并不受歡迎，因為他常常告訴他的同事說，他們所討論的內容都是沒有用的東西。但不可否認對于Watson也不能回避的一個問題就是他的化學水平和他想從事的研究不符。Wilkins的名字都不能提，否則就有人懷疑他們還在“不務正業(yè)”。Pauling的DNA模型中磷酸基團竟然不帶負電荷，這在生理條件下是根本不可能的，而且是連化學系大學本科生都知道的事實。噬菌體是當時的研究熱門，40年代初，某些科學家認為噬菌體的研究將能提供基因本質及遺傳本質的最佳信息。但從某種角度上說，Crick和Watson的工作是建立在M.這家著名的酒吧位于劍橋大學國王學院斜對面，酒吧的標志是一只展開翅膀的老鷹，英文名字就叫TheEaglePub。現(xiàn)在酒吧門口專門有一個介紹這段歷史的牌子。當時沃森和克里克在劍橋大學非常普通，甚至有些不得志，沃森才25歲，克里克也不過37歲。他們甚至連一個正式宣布成果的場合都很難找到，到酒吧宣布如此偉大的一項發(fā)現(xiàn)總給人一種滑稽的感覺，幸好劍橋人的素質很高，當時并沒有人把他們當成瘋子轟走?？破兆骷褾reeland和Judson把發(fā)現(xiàn)DNA結構稱為創(chuàng)世紀的第八天。Crick和watson就是這“第八天”的開創(chuàng)者，是他們打開了分子生物學的大門，人類社會為之一變?？茖W界所能提供的最高榮譽——1962年的諾貝爾獎

否認核酸是遺傳物質的科學家的主要論據是：“核酸怎么能夠用四種核苷酸來包含生物界如此繁復的基因，既然蛋白質是功能的執(zhí)行者，核酸怎么能夠把信息傳遞出去？”首先需要解決的問題是核酸的結構核酸分子量通常很大，比蛋白質還要大，那么這條長鏈在空間到底是什么樣的結構呢？通常提到DNA的雙螺旋結構，人們通常想到的是兩個人：Crick和watson；因發(fā)現(xiàn)DNA的構象而獲1962年諾貝爾生理醫(yī)學獎的有三個人，Crick、watson和M..H.F.Wilkins；Watson在他著名的回憶錄《雙螺旋》中這樣說：“雙螺旋結構的發(fā)現(xiàn)不象報紙上說得那么簡單，它是五個人之間的事情：Wilkins、Franklin、L.Pauling、Crick和我?！盬atson和Crick稍稍松了口氣，但他們隨即想到的是這個錯誤不會蒙蔽L.但隨著時間的推移，二位科學家的熱情再次浮出水面?？破兆骷褾reeland和Judson把發(fā)現(xiàn)DNA結構稱為創(chuàng)世紀的第八天。Franklin沒有發(fā)現(xiàn)，而Crick和watson在看過她的照片后一鳴驚人？為什么對結構有深刻研究且剛剛闡明蛋白質的α-螺旋結構的L.但不可否認對于Watson也不能回避的一個問題就是他的化學水平和他想從事的研究不符。他唯一指出的是兩條纏在一起的互補鏈方向是相反的4埃，兩個核苷酸之間夾角為36度，沿中心軸每旋轉一周有10個核苷酸，螺距為34埃。因為他所喜歡的物理和化學派不上用場。Pauling研究出α-螺旋結構的新聞堅定了Watson的決心，他準備從事晶體結構分析的研究了。在搜集到足夠多的數據前討論DNA分子結構是愚蠢的FrancisHarryComptonCrick于1916年出生在英格蘭的諾薩姆敦，他的父親是個商人，專營鞋類。Pauling多久，一旦他發(fā)現(xiàn)自己的錯誤后，Pauling肯定會繼續(xù)坐在桌旁直到得到理想的DNA模型?！焙芸斓厮麄冊掝}的重點便集中在彼此最關心的事情上，他們必須盡快找出DNA分子的組成方式。其中之一是劍橋的理論化學家J.在他20分鐘的演講中，Crick直截了當地告訴Perutz、Bragg和Kendrew，他們的方法和結論是錯誤的，完全沒有顧及三位科學家的面子（Bragg于1905年獲諾貝爾物理獎，當時卡文迪許實驗室的負責人；為什么擁有X衍射照片的R.Franklin沒有發(fā)現(xiàn)，而Crick和watson在看過她的照片后一鳴驚人？為什么對結構有深刻研究且剛剛闡明蛋白質的α-螺旋結構的L.Pauling在這場競爭中會落到了后面？科學家們最想知道的是：怎樣才能從實驗數據中找出隱藏在背后的真理？無數科學家都曾經思考過這樣一個問題：為什么發(fā)現(xiàn)雙螺旋結構的會是Crick和watson，他們一個還在為博士論文掙扎，另一個不過剛剛25歲？FrancisHarryComptonCrick于1916年出生在英格蘭的諾薩姆敦，他的父親是個商人，專營鞋類。第一次世界大戰(zhàn)后英國百夜蕭條，Crick鞋廠是數千個破產的公司之一。Crick的父親決定舉家遷到倫敦，雖然在那里的生活不能和舊時相比，但父親的另一個心愿實現(xiàn)了，家中的男孩都得到了更好的教育。Crick自幼顯示出了對物理和數學的熱愛和天分，他的中學校長回憶說，Crick是一個：“非常能干”且“自許甚高”的學生，他高亢刺耳的笑聲和口若懸河的本事令他對印象深刻。校長的回憶是準確的，Crick的笑聲和他的健談為他日后的工作增添了許多麻煩在Crick的博士工作即將完成時，第二次世界大戰(zhàn)爆發(fā)了，Crick的命運也隨之改變。他被迫中斷研究，前往特丁頓的海軍總部研究實驗室報道，研究能夠躲過德軍反水雷裝置的水雷。只要德國發(fā)現(xiàn)一種可以偵測并摧毀英國水雷的方法，該實驗室就需要研究出另一種新式的水雷。Crick在大學學院獲得理學學士后，繼續(xù)學習他喜歡的物理，他研究的主題是水在高溫時的凝滯性。在研究水雷中，Crick的天才便脫穎而出，他具有一種特殊的能力，可以洞悉復雜而困難的問題，并適時提出新穎實用的方案。但Crick在實驗室中并不受歡迎，因為他常常告訴他的同事說，他們所討論的內容都是沒有用的東西。大戰(zhàn)結束后，Crick被派前往倫敦的海軍情報部，他的研究主題是粒子物理或量子物理在生物上的應用。這是Crick第一次正式地與生物學打交道。1947年秋，Crick來到劍橋的Stramgeways實驗室，從事細胞方面的研究。雖然Stramgeways實驗室的研究條件很不錯，但它并不合Crick的意。因為他所喜歡的物理和化學派不上用場。年底，在J.Kendrew的建議下Crick發(fā)表了一個演講，題為《令人瘋狂的探求》。在他20分鐘的演講中，Crick直截了當地告訴Perutz、Bragg和Kendrew，他們的方法和結論是錯誤的，完全沒有顧及三位科學家的面子（Bragg于1905年獲諾貝爾物理獎，當時卡文迪許實驗室的負責人；Perutz和Kendrew于12年后同獲1962年的諾貝爾化學獎）。不久后，他轉到卡文迪許實驗室用X射線分析蛋白質晶體結構的M.Perutz小組，物理學和生物學的結合部。在卡文迪許實驗室的第一年內，Crick全心投入到一個完全陌生的主題——蛋白質X射線衍射中。Crick之所以沒有被趕走，是因為三位科學家很快了解到Crick的批評是完正確的。但Crick在實驗室并不如意，他健談的毛病和缺乏應有禮貌的特點讓他差點丟掉在卡文迪許實驗室的位置。他沒有遇到一個能真心聽他宣講的人，直到Watson的出現(xiàn)。Watson比Crick小12歲，于1928年出生于美國的芝加哥。少年時的Watson才智過人，15歲從高中畢業(yè)，隨即進入芝加哥大學學習，四年后獲得哲學及理科兩項學士學位。但Watson的理想不是從事科學，他對大自然抱著極為濃厚的興趣，最大的心愿是能成為紐約市的美國自然歷史博物館館長在印第安那大學攻讀博士時，Watson來到了當時世界上最偉大的遺傳學家之一——HermannJ.Muller的身邊，和Crick一樣，因為Muller研究的果蠅太偏向生物學的范圍，Watson想了解的卻是他感興趣的基因的物理特性，Watson離開了Muller的實驗室。他把他的注意力轉移到了噬菌體——一種感染細菌的病毒。噬菌體是當時的研究熱門，40年代初，某些科學家認為噬菌體的研究將能提供基因本質及遺傳本質的最佳信息。而許多敏銳的遺傳學家開始懷疑噬菌體可能就是赤裸的基因。Watson加入了S.Luria和M.Dellbruck的“美國噬菌體小組?！?2歲時，Watson順利地取得了他的博士學位。但不可否認對于Watson也不能回避的一個問題就是他的化學水平和他想從事的研究不符。因此指導教授S.Luria建議Watson去丹麥生化學家H.Kalckar門下做博士后工作。但在丹麥的時光，沒有給Watson一絲他想要的東西，H.Kalckar對核酸根本不感興趣，他正陷在婚姻危機中，無暇對Watson做什么指導。無聊中的Watson在那不勒斯的一次科學會議上遇到了日后和他一起分享諾貝爾獎的M.Wilkins，Watson的人生道路再次改變。在這次會議上，M.Wilkins展示了一些DNA分子的晶體衍射照片打動了Watson，他回憶說：“剎那間，化學令我有一種莫名的興奮?！比绻fM.Wilkins的展示打動了Watson，那么幾天后L.Pauling研究出α-螺旋結構的新聞堅定了Watson的決心，他準備從事晶體結構分析的研究了。1951年，Watson來到劍橋卡文迪許實驗室，遇到了FrancisHarryComptonCrick。他們已經記不起第一次會面的細節(jié)，但兩人都記得，那次會面的確有些不尋常的事情發(fā)生了，他們同時發(fā)現(xiàn)對方對DNA、基因、遺傳物質的看法如此地一致，如此地與眾不同。有人形容說，他們之間甚至不需要言語，即可了解對方的想法。在劍橋，他們被分到一間遠離其他研究人員的辦公室工作，因為如此一來，他們便能在“不干擾其他科學家的情況下討論事情?！焙芸斓厮麄冊掝}的重點便集中在彼此最關心的事情上，他們必須盡快找出DNA分子的組成方式。在劍橋，他們被分到一間遠離其他研究人員的辦公室工作，因為如此一來，他們便能在“不干擾其他科學家的情況下討論事情?！焙芸斓厮麄冊掝}的重點便集中在彼此最關心的事情上，他們必須盡快找出DNA分子的組成方式。Crick和Watson面前的第二個困難是沒有DNA結構的優(yōu)先研究權。研究DNA結構的工作在國王學院已經有人在著手進行，此人正是Watson在那不勒斯遇到的M.Wilkins，他也是Crick的好朋友。英國科學界崇尚一種紳士風度，講求“公平游戲”（fairplay）。一個課題如果已被研究，則其他小組不宜再從事此項研究。但從某種角度上說，Crick和Watson的工作是建立在M.Wilkins和R.Franklin的工作之上的。Crick和Watson所用的晶體衍射照片都來自于國王學院M.Wilkins的實驗室。Watson和Crick已經知道世界上最偉大的化學家L.Pauling也在研究DNA結構，他們都是L.Pauling的崇拜者，對Pauling用建立模型分析出蛋白質α-螺旋結構的方法更是無比敬服。他們幾乎從開始就覺得只有用Pauling的方法——先建立可能的模型，再與X射線衍射照片的結果比較——才能分析出DNA結構。國王學院的研究者M.Wilkins和R.Franklin采用的方法和Watson和Crick的不同，他們的宗旨是讓實驗數據說話。在搜集到足夠多的數據前討論DNA分子結構是愚蠢的對于結構簡單、有規(guī)則的大分子，先根據鍵角、鍵長等一系列數據有可能建立起模型，頓時可以排除許多種不可能的結構，再和實驗數據比較，工作量要減輕很多他唯一指出的是兩條纏在一起的互補鏈方向是相反的Wilkins，他也是Crick的好朋友。Pauling的DNA模型中磷酸基團竟然不帶負電荷，這在生理條件下是根本不可能的，而且是連化學系大學本科生都知道的事實。這是Crick第一次正式地與生物學打交道。Wilkins，Watson的人生道路再次改變?！焙芸斓厮麄冊掝}的重點便集中在彼此最關心的事情上，他們必須盡快找出DNA分子的組成方式。但從某種角度上說，Crick和Watson的工作是建立在M.堿基位于雙螺旋的內側，堿基平面和中心軸垂直，兩條鏈間相應位置的堿基根據互補原則配對。雖然很部情愿，但Watson不能對Donohue的意見置之不理。這家著名的酒吧位于劍橋大學國王學院斜對面，酒吧的標志是一只展開翅膀的老鷹，英文名字就叫TheEaglePub。嘌呤要和嘧啶連在一起，氫鍵的要求使得A總是和T配對；Franklin采用的方法和Watson和Crick的不同，他們的宗旨是讓實驗數據說話。對于結構簡單、有規(guī)則的大分子，先根據鍵角、鍵長等一系列數據有可能建立起模型，頓時可以排除許多種不可能的結構，再和實驗數據比較，工作量要減輕很多Luria建議Watson去丹麥生化學家H.由于Bragg的禁令，Watson和Crick不能接觸國王學院的實驗數據R.Franklin是位杰出的女性，她所拍X射線衍射照片效果極佳。但遺憾的是，她和Wilkins，她的上司，合作并不愉快，幾乎到了分裂的邊緣。如果說他們之間有一絲相同，那就是對待實驗的態(tài)度。他們把實驗放在第一位，把精力放在獲得高質量的衍射照片上。R.Franklin作為女性更是一絲不茍，她將所得到的衍射照片根據DNA晶體類型分門別類，依次研究雖然R.Franklin發(fā)現(xiàn)第51號影象圖譜，B型DNA的一張衍射照片，效果非常好，是當時最清楚的照片。她仍然決定先完成手上正在做的A型DNA影象圖譜的分析工作。這張“第51號影象圖譜”如今已經成為了歷史文件，Watson和Crick就是憑此照片發(fā)現(xiàn)了DNA的雙螺旋結構。DNA分子在不同的濕度條件和不同的鹽離子濃度下的空間結構不同，其中最著名的A型、B型是R.Franklin發(fā)現(xiàn)并命名的。Watson和Crick提出第一個DNA結構模型是在1951年經過一系列數學運算，他們發(fā)現(xiàn)只有幾種可能的結構滿足這些數據和Cochran-Crick理論（預測晶體中的螺旋結構），一個DNA分子中可能包括2~4條鏈，這取決于DNA鏈繞軸的角度和半徑在Watson和Crick的模型中幾條糖-磷酸鏈居中，堿基指向外面。剩下來的問題是高負電荷的糖-磷酸鏈如何能湊到一起，Watson和Crick把兩價陽離子引了進來。Watson開始用實驗室已有的原子模型拼湊DNA分子，結果不令人滿意，連接兩個核苷酸的磷酸二酯鍵可以采取各種各樣的形狀，缺乏晶體分子所必備的規(guī)則性3條DNA鏈互相纏繞，可以形成沿螺旋軸形成一個以28埃為一單元的重復結構。Watson和Crick沉浸在歡樂之中。接下來的事情是把國王學院的同行們請來，共同研究這個模型。但M.Wilkins和R.Franklin看到模型后迎面給他們潑了一盆涼水。R.Franklin尖銳地指出帶負電荷的磷酸基團肯定是被一群水分子包圍，不可能有兩價陽離子立足的地方對于Watson和Crick最不幸的不是他們的失敗，而是他們老板Bragg的反應。在與M.Wilkins的老板談過以后，Bragg嚴重警告Watson和Crick，讓他們遠離DNA。接下來的日子對兩位DNA愛好者的確難熬。他們不能公開地談DNA，甚至連M.Wilkins的名字都不能提，否則就有人懷疑他們還在“不務正業(yè)”。Crick繼續(xù)做他的博士論文，否則他不可能畢業(yè)；Watson埋頭研究病毒，這是美國方面派他來劍橋的理由但隨著時間的推移，二位科學家的熱情再次浮出水面。他們沒有X射線衍射數據，只有從理論上研究DNA的生物功能和生物體內信息流動的路線。當時DNA作為遺傳物質的證據越來越多，許多其他方向的科學家也對DNA發(fā)生了興趣。其中之一是劍橋的理論化學家J.Grifith與Crick討論DNA作為遺傳物質復制機理時，他們發(fā)生了爭論。Crick認為DNA一定是自我復制，而J.Grifith相信互補復制，即以基因作為模板產生一個與之互補的分子，就象鑰匙和鎖；接下來再以那個互補的分子作為模板互補產生一個與最初相等的基因由于Bragg的禁令，Watson和Crick不能接觸國王學院的實驗數據他們唯一能做的是專研化學理論，Watson當時看得最多的就是L.Pauling的《化學鍵的本質》。在焦慮和思考中，美國傳來一個消息：L.Pauling已經分析出一個DNA模型卡文迪許實驗室的反應可想而知，他們沒有忘記當他們聽說L.Pauling發(fā)現(xiàn)蛋白質α-螺旋時他們的失望和沮喪，難道DNA方面L.Pauling又超過了英國人Pauling寄來的論文讓Watson和Crick松了口氣，同時他們也對L.Pauling所犯的錯誤感到驚訝。因為在L.Pauling的DNA模型中，也是三條DNA鏈扭纏在一起，堿基暴露在外，和Watson和Crick的第一個模型很相似；唯一的不同是解決磷酸基團負電荷的方法。L.Pauling的DNA模型中磷酸基團竟然不帶負電荷，這在生理條件下是根本不可能的，而且是連化學系大學本科生都知道的事實。為什么L.Pauling會犯如此低級的錯誤，現(xiàn)在已不得而知Pauling在這場競爭中的失敗是必然的在印第安那大學攻讀博士時，Watson來到了當時世界上最偉大的遺傳學家之一——HermannJ.Pauling發(fā)現(xiàn)蛋白質α-螺旋時他們的失望和沮喪，難道DNA方面L.其中之一是劍橋的理論化學家J.在劍橋，他們被分到一間遠離其他研究人員的辦公室工作，因為如此一來，他們便能在“不干擾其他科學家的情況下討論事情。在搜集到足夠多的數據前討論DNA分子結構是愚蠢的Pauling、Crick和我。Wilkins來訪，Wilkins表示在Franklin離開前，他不會構建DNA模型，因為他們之間的關系已經惡化到不能合作的程度。他們把實驗放在第一位，把精力放在獲得高質量的衍射照片上。Wilkins和R.在印第安那大學攻讀博士時，Watson來到了當時世界上最偉大的遺傳學家之一——HermannJ.Donohue的對話。Wilkins和R.Wilkins，他也是Crick的好朋友。最后Watson和Crick問Wilkins是否介意他們利用國王學院的照片構建DNA模型，讓Watson和Crick激動的是Wilkins說：“不，我不介意。L.Pauling的確沒有太把DNA放在心上，而且他手頭根本沒有分辨率清晰的X射線照片。雖然他曾向國王學院索取，但好勝的英國人根本不讓他接近這些數據。所以L.Pauling在這場競爭中的失敗是必然的Watson和Crick稍稍松了口氣，但他們隨即想到的是這個錯誤不會蒙蔽L.Pauling多久，一旦他發(fā)現(xiàn)自己的錯誤后，Pauling肯定會繼續(xù)坐在桌旁直到得到理想的DNA模型。時間萬分緊迫Watson再也按捺不住自己的激動，他沖到了倫敦的國王學院，想想看看M.Wilkins和R.Franklin對L.Pauling文章的反應。但R.Franklin的反應是冷淡的，她一聽說Pauling的模型是螺旋，就不想再聽下去了。Watson忍不住說：“一條長鏈多分子在空間最簡單的構象就是螺旋形Franklin只是驕傲地告訴Watson，讓他放棄憑空構建模型的蠢事，看看她的X射線衍射照片再說。Franklin有理由驕傲，她新近結晶出一種新的DNA晶體，拍出的照片相當清晰，遠勝于以往的那些照片。她命名這種新的DNA晶體為B型DNA，而以前的DNA晶體為A型DNA。這張照片就是著名的“第51號影象圖譜”。是雙鏈螺旋呢，還是三鏈螺旋？生物學的直覺告訴Watson認為是雙螺旋，但Crick不接受任何不是來自核酸鏈結構化學以外的建議。既然現(xiàn)有的數據不能說明是雙螺旋還是三螺旋，Watson同意對雙螺旋和三螺旋模型給予同等的重視，當然他要先從雙螺旋模型做起在他們緊張工作的時候，國王學院的M.Wilkins來訪，Wilkins表示在Franklin離開前，他不會構建DNA模型，因為他們之間的關系已經惡化到不能合作的程度。盡管Watson和Crick告訴他，Pauling可能馬上就會行動，但仍然不能改變他的決定。最后Watson和Crick問Wilkins是否介意他們利用國王學院的照片構建DNA模型，讓Watson和Crick激動的是Wilkins說：“不，我不介意?！苯ⅰ皦A基中心”的模型的關鍵是如何使安排擺在中間的堿基，使外面的糖-磷酸骨架規(guī)則。在一次舞會上，Watson沒有心儀的對象。他的腦筋又回到DNA上，突然靈光一閃，他發(fā)現(xiàn)腺嘌呤（A）和腺嘌呤（A）可以通過旋轉18度，形成2個氫鍵，同樣T與T、G與G、C與C之間都能形成2個氫鍵。那么DNA分子是由2條完全一致的DNA鏈用氫鍵連起來的，這樣DNA分子肯定會自我復制他們只要分裂開，各自的堿基吸引一個相同的堿基，就會最終產生兩個DNA分子。但這個模型也有不足，