四个书呆子如何发现 DNA 螺旋

《DNA：它发出生命的信号》，作者华莱士·克劳德，摘录如下，最初发表于 1963 年 5 月的《大众科学》杂志。弗朗西斯·克里克和詹姆斯·沃森于 1953 年 4 月 25 日首次描述了 DNA 的双螺旋结构。–Ed_

去年 12 月，一位美国生物学家和两位英国物理学家因十年前的一项发现获得了诺贝尔奖的正式认可——这一发现引发了生物学领域的连锁反应。

他们确定了一种分子的结构，从而解答了科学家们一个多世纪以来一直在探索的问题：

• 心肌如何“知道”如何跳动？
• 脑细胞如何“知道”如何在思考和感觉中发挥作用？
• 身体细胞如何“知道”如何生长、繁殖、愈合伤口、抵抗疾病？
• 传染性细菌如何“知道”会引起什么疾病？
• 自然界大多数生物都是由单个受精卵细胞进化而来的，它们如何“知道”如何变成植物、动物和人类？
• 如果一个这样的细胞要繁殖并形成一个人，它怎么“知道”如何产生潜在的爱因斯坦或玛丽莲·梦露？

基因是由什么构成的

听起来，对于一个分子，人们的期望很高——即使它有着一个令人瞠目结舌的名字，如脱氧核糖核酸（人们更熟悉的名字是 DNA）。但科学事实是，基因是由 DNA 构成的。DNA 分子提供指导所有生物（少数病毒除外）生命过程的基本指令。DNA 分子以化学代码（即生命代码）的形式包含信息。

DNA 结构的发现被称为“一场革命，其潜在意义远大于原子弹或氢弹”。诺贝尔基金会主席阿恩·蒂塞利乌斯教授说，这项发现“将导致人们发明篡改生命、制造新疾病、控制思想、影响遗传的方法，甚至可能朝着某些理想的方向发展”。

我在哈佛大学的实验室里向诺贝尔奖三位得主中的美国人詹姆斯·沃森博士询问了这些猜测。几周后，他才飞往斯德哥尔摩，与剑桥大学的弗朗西斯·克里克博士和伦敦国王学院的莫里斯·威尔金斯博士一同领奖。
DNA结构的发现与原子弹的原子结构的发现一样重要。

这位 34 岁的诺贝尔曼在 25 岁时就在英国完成了获奖研究（他 15 岁进入大学，在那之前，广播时代，他曾是智力竞赛节目的主持人），拒绝支持对 DNA 研究未来的更大胆的预测。他说：“忙于研究的科学家一般会提前预测一小时到两年，不会更多。”

他承认，发现 DNA 结构与发现原子结构并最终制造出原子弹一样重要，并补充道：“它将对医学产生深远而缓慢的影响。医生将不再做傻事。我们对 DNA 的了解虽然不能治愈疾病，但它能给你提供一种新方法——告诉你如何看待疾病。”

沃森博士继续解释了他和他的同事在 1953 年于英国进行的那些充满灵感的脑力劳动期间发现了什么，以及他们是如何发现这些的。

他说，这一发现并非一所研究所的技术人员的杰作，而是四个人的共同努力：他和克里克做了理论工作，解释了威尔金斯拍摄的神秘 X 射线衍射照片。威尔金斯的合作者是英国女科学家罗莎琳德·富兰克林博士。她于 1958 年去世。沃森博士说，她“本应分享”诺贝尔奖。

拾起线索

DNA 并非新发现的物质。早在 1869 年，DNA 就被分离出来。到 1944 年，遗传学家确信 DNA 就是基因的物质——染色体中遗传信息的位置。然后他们开始问：“DNA 是如何工作的？”这就是沃森和他的诺贝尔奖获得者们所回答的问题。
他们知道 DNA 是人类已知的最复杂的“巨型分子”之一。

他们知道 DNA 是人类已知的最复杂的“巨型分子”之一。人们认为 DNA 具有由重复的原子组组成的长链状结构，侧链以规则的间隔伸出。

DNA 分子的形状很重要。在细胞中，许多较大的分子像机器零件一样协同工作，它们的机械性能与化学活性一样重要。然而，即使是电子显微镜，也只能看到一些最大的巨型分子，而 DNA 只是一条线，没有细节。“观察”分子的一种方法是通过化学处理将它们分解，将大分子变成小分子。就 DNA 而言，其碎片（六种亚分子单位）已被识别。现在必须弄清楚拼图是如何拼在一起的。

请参阅 1963 年 5 月号《大众科学》杂志中的故事其余部分。