DNA分子结构的发现是20世纪最伟大的科学成就之一,与达尔文的进化论、孟德尔的遗传定律齐名。这一发现为现代分子生物学、遗传学和医学等领域开辟了新纪元。2003年4月14日,由沃森参与发起的“人类基因组计划”由六国首脑宣布完成,恰逢DNA双螺旋结构模型发表50周年。本文回顾了这两位科学巨人的非凡人生。
詹姆斯·沃森1928年4月6日出生于美国芝加哥,父亲老詹姆斯·杜威·沃森是民主党的忠实追随者,母亲乔安娜·米切尔·沃森具有爱尔兰和苏格兰血统。沃森从小热爱阅读,7岁时收到一本关于鸟类迁徙的书作为圣诞礼物,受父亲影响,他沉迷于观鸟,并研读进化论和达尔文的自然选择理论,立志成为科学家。
1943年,沃森提前两年中学毕业,进入芝加哥大学学习动物学。在芝加哥大学,他聆听了遗传学家斯沃尔·莱特的课程,决定将基因研究作为终身目标。1947年获得理学学士后,他在印第安纳州立大学进行噬菌体研究,并于1950年获得动物学博士学位。1951年,沃森赴哥本哈根进行基因转移研究,随后转往剑桥大学卡文迪什实验室,结识了比他年长的弗朗西斯·克里克。
克里克1916年6月8日出生于英国北安普敦,12岁起对科学产生兴趣,逐渐失去对基督教的信仰,成为不可知论者。他主修物理学,辅修数学,二战期间在英国海军总部实验室工作。战后,受薛定谔《生命是什么》的影响,他转向生物学研究,1947年加入剑桥大学医学研究中心实验室,专注于X射线衍射技术。直到1951年沃森到来,他才真正开始DNA研究。
当时,23岁的沃森和35岁的克里克并非资深生物学专家,他们的竞争对手包括伦敦大学的威尔金斯和富兰克林,以及加州理工学院的鲍林。威尔金斯和富兰克林通过X射线衍射发现DNA分子由亚单位堆积而成,直径恒定;鲍林则提出蛋白质α-螺旋模型。沃森和克里克采用模型构建法,结合威尔金斯和富兰克林的数据,尤其是富兰克林拍摄的高清晰度DNA晶体X射线衍射照片,提出了DNA双螺旋结构模型:两条以磷酸核糖为骨架的链相互缠绕,氢键连接。1953年4月,他们在《自然》杂志发表了不足千字的论文《核酸的分子结构——脱氧核糖核酸的一个结构模型》,这一发现改变了世界。1962年,沃森、克里克和威尔金斯共同获得诺贝尔医学与生理学奖。
此后,克里克继续研究蛋白质和遗传密码,提出中心法则;1977年转向意识研究。沃森则成为哈佛大学教授,1968年起担任冷泉港实验室主任,并参与发起“人类基因组计划”。1989年,他被任命为美国国立卫生研究院人类基因组研究中心主任。沃森曾于1981年访问中国,2003年亲笔题名的“沃森基因组学研究院”在杭州成立。
参考文献:
[1] Watson and DNA. by Victor K. McElheny. Perseus Publishing, 2003.
[2] Genes, Girls and Gamow. by James D Watson. Alfred A Knopf, 2001.
[3] A Passion for DNA—Genes, Genomes and Society. by James D Watson. Cold Spring Harbor Laboratory Press, 2000.
[4] The Double Helix: A Personal Account of the Discovery of the Structure of DNA. by James D Watson. Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1968.
[5] http://www.cshl.org/watson-archives/
[6] http://www.mrc-lmb.cam.ac.uk/archive/