DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)過(guò)程(共7頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)主講人簡(jiǎn)介 周光召院士，1951年畢業(yè)于清華大學(xué)物理系。1954年畢業(yè)于北京大學(xué)研究生院。1996-1997年任中科院院長(zhǎng)、中國(guó)科協(xié)主席。1998年當(dāng)選為全國(guó)人大常委副委員長(zhǎng)。 內(nèi)容簡(jiǎn)介 今年是DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)50周年，是20世紀(jì)生物學(xué)最重要的發(fā)現(xiàn)，這個(gè)發(fā)現(xiàn)闡明了生物遺傳基因密碼的構(gòu)成，開(kāi)辟了分子生物學(xué)的新學(xué)科領(lǐng)域，為人類(lèi)從分子水平認(rèn)識(shí)生命過(guò)程的發(fā)生、遺傳、發(fā)育、衰老、進(jìn)化以及生命體內(nèi)部細(xì)胞和器官的結(jié)構(gòu)、功能和運(yùn)行的模式，都奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。21世紀(jì)將要看到它會(huì)對(duì)我們?nèi)祟?lèi)的生活、生產(chǎn)，產(chǎn)生巨大的影響。 發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)做出重大貢獻(xiàn)的四位科

2、學(xué)家，他們?cè)诖髮W(xué)學(xué)的都是不同的專(zhuān)業(yè)，所以他們具有不同的知識(shí)背景，在同一時(shí)間又都致力于研究遺傳基因的分子結(jié)構(gòu)，在又合作、又競(jìng)爭(zhēng)，充滿(mǎn)了學(xué)術(shù)交流和爭(zhēng)論的環(huán)境中，發(fā)揮了各自專(zhuān)業(yè)的特長(zhǎng)，為雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)，做出了各自的貢獻(xiàn)，所以這是科學(xué)史上由學(xué)科交叉，而產(chǎn)生的一次重大的科研成果。 那么自然科學(xué)的重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過(guò)程，它不僅是科學(xué)家用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，嚴(yán)格的科學(xué)方法，有敏銳的思維和觀察對(duì)自然現(xiàn)象和規(guī)律進(jìn)行的一種探索的過(guò)程，它又表現(xiàn)出科學(xué)家的個(gè)性、他的愛(ài)好和他們的觀點(diǎn)，在競(jìng)爭(zhēng)和合作中所形成的學(xué)術(shù)思想上的融合、碰撞和沖突，也反映出社會(huì)和學(xué)術(shù)群體的評(píng)價(jià)，給予他們的鼓勵(lì)、包容和壓力，這些都在他們發(fā)現(xiàn)的過(guò)程中間不停地

3、在起著作用。所以我們不僅應(yīng)當(dāng)從自然科學(xué)本身的規(guī)律出發(fā)，去了解這個(gè)發(fā)現(xiàn)的過(guò)程，而且應(yīng)當(dāng)從人文和社會(huì)的角度來(lái)研究這個(gè)過(guò)程，創(chuàng)造促進(jìn)創(chuàng)新的條件和環(huán)境。 研究DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)這個(gè)重大發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生的背景、環(huán)境和條件，能夠吸取有益的經(jīng)驗(yàn)，采取相應(yīng)的措施，對(duì)改進(jìn)我國(guó)基礎(chǔ)研究的環(huán)境和氛圍，對(duì)促進(jìn)我國(guó)科技創(chuàng)新，是有重大的現(xiàn)實(shí)意義的。從DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)過(guò)程，我們可以得到很多有益的啟示。 中國(guó)目前正處在科技發(fā)展物質(zhì)條件最好的時(shí)期，但是如果能夠迅速創(chuàng)造一個(gè)好的人文環(huán)境，選好科學(xué)前沿的發(fā)展方向和領(lǐng)軍人才，吸引一批最優(yōu)秀的青年，中國(guó)科學(xué)的起飛是指日可待的。 DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)（全文） 上世紀(jì)最重要的三個(gè)大的發(fā)現(xiàn)，就

4、是相對(duì)論、量子力學(xué)和DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)，這是20世紀(jì)自然科學(xué)最偉大的三個(gè)發(fā)現(xiàn)，都是在物質(zhì)條件，不是太好的情況下產(chǎn)生的。相對(duì)論我們不去說(shuō)它了，因?yàn)閻?ài)因斯坦這是一個(gè)天才，在1905年發(fā)現(xiàn)的特殊相對(duì)論。 量子力學(xué)是在德國(guó)發(fā)現(xiàn)的，是1925年。而1918年，第一次世界大戰(zhàn)結(jié)束，德國(guó)是失敗了，而1925年那個(gè)時(shí)候在德國(guó)肯定生活是很困難。然后DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)在英國(guó)發(fā)現(xiàn)的，是1953年，也是在第二次世界大戰(zhàn)以后的英國(guó)，那個(gè)時(shí)候相對(duì)來(lái)講，它比美國(guó)是困難多了，美國(guó)當(dāng)時(shí)是惟一沒(méi)有受到戰(zhàn)爭(zhēng)影響的一個(gè)大國(guó)，而且由于戰(zhàn)爭(zhēng)的關(guān)系，使得美國(guó)非常重視科學(xué)，所以在“二戰(zhàn)”以后，美國(guó)大量投錢(qián)來(lái)發(fā)展科學(xué)。而英國(guó)，這個(gè)實(shí)驗(yàn)室和這批科學(xué)

5、家，是處于一個(gè)很困難的境地，但是盡管如此，他們還是發(fā)現(xiàn)了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)。所以就可見(jiàn)，我得出來(lái)的一個(gè)結(jié)論，就是投資是很重要的，是一個(gè)必要的條件，但是絕對(duì)不是一個(gè)充分的條件，也不是說(shuō)在投資不夠的情況下，就不能做出世界最高的、最重要的成果，所以我們就必須要研究，為什么他們能夠在這樣比較困難的情況下，能做出世界最重要的科學(xué)成果，我想這是今天值得我們來(lái)深思的一些課題。 那么今年，是DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)50周年，這個(gè)是20世紀(jì)生物學(xué)最重要的發(fā)現(xiàn)，這個(gè)發(fā)現(xiàn)闡明了生物遺傳基因密碼的構(gòu)成，開(kāi)辟了分子生物學(xué)的新學(xué)科領(lǐng)域，為人類(lèi)從分子水平認(rèn)識(shí)生命過(guò)程的發(fā)生、遺傳、發(fā)育、衰老、進(jìn)化以及生命體內(nèi)部細(xì)胞和器官的結(jié)構(gòu)、功

6、能和運(yùn)行的模式，都奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 同時(shí)DNA的發(fā)現(xiàn)和后來(lái)緊接著的由RNA轉(zhuǎn)錄、翻譯為蛋白質(zhì)的中心法則的發(fā)現(xiàn)，以及后來(lái)發(fā)明的基因重組和克隆技術(shù)，就使人類(lèi)獲得了嶄新的干預(yù)生物進(jìn)化和優(yōu)化生物功能的途徑，為農(nóng)業(yè)、林業(yè)、醫(yī)療、環(huán)保、化學(xué)、材料、信息和能源工業(yè)都提供了新的發(fā)展途徑，像品質(zhì)優(yōu)良，抗擊性強(qiáng)的轉(zhuǎn)基因和克隆的生物，改變結(jié)構(gòu)提高功能的蛋白質(zhì)，用于醫(yī)療檢測(cè)和環(huán)保監(jiān)測(cè)的生物芯片，高療效個(gè)性化的基因治療藥物，克隆器官，生產(chǎn)化學(xué)工業(yè)原料，有機(jī)材料和可再生能源的轉(zhuǎn)基因的生物工廠，DNA計(jì)算機(jī)，用于控制和消除環(huán)境污染的轉(zhuǎn)基因微生物等等。所以不僅是一個(gè)非常重要的基礎(chǔ)性的發(fā)現(xiàn)，而且在應(yīng)用方面，我想21世紀(jì)將要看

7、到它會(huì)對(duì)我們?nèi)祟?lèi)的生活、生產(chǎn)，產(chǎn)生巨大的影響。 那么DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)，做出重大貢獻(xiàn)的科學(xué)家有四位，是弗郎西絲·克里克、詹姆斯·沃森、莫里斯·威爾金絲、羅薩琳·富蘭克琳這四位，當(dāng)時(shí)都是在戰(zhàn)后的英國(guó)工作的，他們發(fā)現(xiàn)的時(shí)候都在英國(guó)實(shí)驗(yàn)室里面。此外，有一位美國(guó)的著名科學(xué)家叫里納斯·鮑林，他是美國(guó)惟一參與這個(gè)競(jìng)賽的，他也是很想做出這個(gè)DNA結(jié)構(gòu)的一個(gè)人。還有一位是叫做杰里·多洛，在他們發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的時(shí)候，他提供了非常重要的意見(jiàn)。 那么這四位中間，最后一位是位女科學(xué)家，1962年他們獲得諾貝爾獎(jiǎng)的時(shí)候，她已經(jīng)去世了，而諾貝爾獎(jiǎng)又只能

8、發(fā)給三個(gè)人，所以就發(fā)給了前面這三個(gè)。發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的四位科學(xué)家中，只有沃森是畢業(yè)于生物專(zhuān)業(yè)的，克里克和威爾金絲是畢業(yè)于物理專(zhuān)業(yè)，富蘭克琳是畢業(yè)于化學(xué)專(zhuān)業(yè)，他們?cè)诖髮W(xué)學(xué)的都是不同的專(zhuān)業(yè)，所以他們具有不同的知識(shí)背景，在同一時(shí)間又都致力于研究遺傳基因的分子結(jié)構(gòu)，在又合作、又競(jìng)爭(zhēng)，充滿(mǎn)了學(xué)術(shù)交流和爭(zhēng)論的環(huán)境中，發(fā)揮了各自專(zhuān)業(yè)的特長(zhǎng)，為雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)，做出了各自的貢獻(xiàn)，所以這是科學(xué)史上由學(xué)科交叉，而產(chǎn)生的一次重大的科研成果。 那么自然科學(xué)的重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過(guò)程，它不僅是科學(xué)家用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，嚴(yán)格的科學(xué)方法，有敏銳的思維和觀察對(duì)自然現(xiàn)象和規(guī)律進(jìn)行的一種探索的過(guò)程，它又表現(xiàn)出科學(xué)家的個(gè)性、他的愛(ài)好和

9、他們的觀點(diǎn)，在競(jìng)爭(zhēng)和合作中所形成的學(xué)術(shù)思想上的融合、碰撞和沖突，也反映出社會(huì)和學(xué)術(shù)群體的評(píng)價(jià)，給予他們的鼓勵(lì)、包容和壓力，這些都在他們發(fā)現(xiàn)的過(guò)程中間，都不停地在起著作用。所以我們不僅應(yīng)當(dāng)從自然科學(xué)本身的規(guī)律出發(fā)，去了解這個(gè)發(fā)現(xiàn)的過(guò)程，而且應(yīng)當(dāng)從人文和社會(huì)的角度來(lái)研究這個(gè)過(guò)程，創(chuàng)造促進(jìn)創(chuàng)新的條件和環(huán)境。 研究DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)這個(gè)重大發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生的背景、環(huán)境和條件，吸取有益的經(jīng)驗(yàn)，采取相應(yīng)的措施，對(duì)改進(jìn)我國(guó)基礎(chǔ)研究的環(huán)境和氛圍，對(duì)促進(jìn)我國(guó)科技創(chuàng)新，我相信是有重大的現(xiàn)實(shí)意義的。 我們現(xiàn)在來(lái)看看DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)的背景。絢麗多彩的生物世界，它是怎么樣產(chǎn)生的？成千上萬(wàn)種不同性狀和習(xí)性的生物之間有什么關(guān)系，

10、這就是自古以來(lái)人們一直在追問(wèn)的一個(gè)問(wèn)題。那么到了1859年，達(dá)爾文發(fā)表了物種的起源一本書(shū)，就提出了生物進(jìn)化的學(xué)說(shuō)，那么不同的物種，它有共同的祖先，它們是由同一個(gè)祖先發(fā)展而來(lái)的，而這個(gè)共同的祖先是通過(guò)遺傳變異，生存競(jìng)爭(zhēng)和適應(yīng)選擇逐步發(fā)展起來(lái)的，所以遺傳在我們生命的世界中，是起了非常重要的作用。這個(gè)在歷史上當(dāng)然不斷有人提出來(lái)，但是達(dá)爾文在這里是系統(tǒng)地提出來(lái)了這樣一個(gè)學(xué)說(shuō)，那么遺傳機(jī)制一直是生物學(xué)家關(guān)注的重大課題。那么在達(dá)爾文提出進(jìn)化論不久，1865年孟德?tīng)柾ㄟ^(guò)豌豆子代性狀顯示的規(guī)律，他把豌豆一代一代培育起來(lái)，然后去研究它們的性狀，就發(fā)現(xiàn)由父母向子代遺傳，并且能夠一代一代遺傳下去，今天我們把它叫做基

11、因的這種遺傳信息的單位。孟德?tīng)査麑?xiě)了一篇文章，但是很少有人去看，所以誰(shuí)也不知道。就說(shuō)再過(guò)了三十幾年以后，他的這結(jié)論被另外幾位科學(xué)家又重新再發(fā)現(xiàn)，這就說(shuō)明科學(xué)的傳播不夠的時(shí)候，科學(xué)的成果就不能起到它應(yīng)有的作用，這個(gè)至少使得我們生物學(xué)的進(jìn)展推遲了幾十年。 那么1869年，一位科學(xué)家叫梅肖爾，他從魚(yú)的精子細(xì)胞核中間分裂出有DNA分子，但他不知道是干什么用的，不知道這里頭有個(gè)叫做DNA分子的這樣的東西。1882年，另外一位科學(xué)家弗來(lái)明，他發(fā)現(xiàn)了染色體。1914年羅伯特·浮戈發(fā)現(xiàn)DNA是可以染色的。到1910年的時(shí)候，美國(guó)科學(xué)家摩爾根，他研究果蠅的遺傳規(guī)律的時(shí)候發(fā)現(xiàn)，遺傳信息是位于染色體上面，

12、所以知道染色體跟遺傳有非常大的關(guān)系。 但是染色體上面它有DNA還有蛋白質(zhì)，以后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間里，人們更多猜測(cè)這個(gè)蛋白質(zhì)是遺傳信息的載體，到底是蛋白質(zhì)、還是DNA是遺傳信息載體，這個(gè)很長(zhǎng)時(shí)間都弄不明白，認(rèn)為蛋白質(zhì)是，染色體和DNA就在細(xì)胞核里面，人的染色體一共有23對(duì)，那么我們可以知道這個(gè)染色體，它有DNA和蛋白質(zhì)，從染色體里面可以拉出一條長(zhǎng)鏈來(lái)，這個(gè)長(zhǎng)鏈就是DNA，這個(gè)DNA纏繞在一些蛋白質(zhì)上面，就能夠形成我們叫染色體的這個(gè)形狀，這是我們現(xiàn)在的認(rèn)識(shí)，當(dāng)年一八幾幾年沒(méi)有這種認(rèn)識(shí)。 那么同時(shí)在20世紀(jì)20年代的時(shí)候，科學(xué)家戈里菲斯他就發(fā)現(xiàn)了一個(gè)叫轉(zhuǎn)移因子，這個(gè)轉(zhuǎn)移因子，實(shí)際上就是我們現(xiàn)在所謂的基

13、因。那么以后生物學(xué)家研究轉(zhuǎn)移因子，當(dāng)時(shí)叫轉(zhuǎn)移因子，現(xiàn)在叫基因，到底是碳水化合物呢？是脂肪呢？是蛋白質(zhì)呢？還是DNA？因?yàn)榈衔锖椭竞苋菀妆惶岬?，所以很快就知道不是的，但?duì)是蛋白質(zhì)還是DNA，就不容易做出判斷，因?yàn)檫@個(gè)染色體它既有蛋白質(zhì)又有DNA，作為化學(xué)分子來(lái)講，這個(gè)DNA比較簡(jiǎn)單，它不可能是的，那現(xiàn)在我們知道這個(gè)想法是錯(cuò)的。 然后到了1944年，才有幾位科學(xué)家，他們初步確定這個(gè)轉(zhuǎn)移因子是在DNA中間，不是在蛋白質(zhì)中間。但是盡管如此，一直到“二戰(zhàn)”結(jié)束還是有很多人懷疑他們這個(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)論，在1950年的時(shí)候，有一位科學(xué)家叫洽嘎弗，他指出這個(gè)DNA中間的核苷酸分子，A和T、C和G的數(shù)目是相等

14、的，就是A和G是嘌呤分子，T和C是嘧啶分子，就發(fā)現(xiàn)不管你這個(gè)DNA從那里取來(lái)，里邊的A和T的數(shù)目、G和C的數(shù)目都是一樣的，那么如果你要相信1944年那個(gè)結(jié)論，DNA是遺傳物質(zhì)，又有了洽嘎弗定則的話(huà)，其實(shí)發(fā)現(xiàn)DNA分子結(jié)構(gòu)的時(shí)機(jī)就成熟了，因?yàn)檫@是兩個(gè)非常重要的實(shí)驗(yàn)，已經(jīng)一個(gè)顯示的DNA是遺傳信息，另一個(gè)，這個(gè)定則在一定程度上就告訴你，將來(lái)遺傳的這個(gè)信息是怎么樣產(chǎn)生的，不過(guò)在這里要說(shuō)明，盡管這些實(shí)驗(yàn)已經(jīng)指明了方向了，多數(shù)科學(xué)家還是不太相信，只有少數(shù)的科學(xué)家，其實(shí)我們剛才講那四位科學(xué)家，加上鮑林，他們?cè)缇拖嘈攀荄NA了，比較早地相信，所以他們起步就早，當(dāng)1953年他們就得到了這個(gè)發(fā)現(xiàn)，這里頭實(shí)際上也

15、有科學(xué)家的思維方法問(wèn)題。那我們看他們是怎么來(lái)發(fā)現(xiàn)這幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題的。 在講這個(gè)之前，還有一件很重要的事情，就是這里邊最重要的發(fā)現(xiàn)者是克里克、沃森，他雖然一個(gè)是物理學(xué)出身的，一個(gè)是生物學(xué)出身的，可是他們兩個(gè)人當(dāng)時(shí)都在一個(gè)物理實(shí)驗(yàn)室里邊工作，這個(gè)物理實(shí)驗(yàn)室，就是劍橋大學(xué)里邊的一個(gè)物理學(xué)實(shí)驗(yàn)室，叫做卡文迪什實(shí)驗(yàn)室，這個(gè)實(shí)驗(yàn)室原來(lái)是從事物理學(xué)的，它在20世紀(jì)初的物理學(xué)革命中，扮演了非常重要的角色。從1884年開(kāi)始，它就是由著名的發(fā)現(xiàn)電子的物理學(xué)家叫做湯普森，就是首先發(fā)現(xiàn)電子的這個(gè)物理學(xué)家，他來(lái)做室主任。到1919年又由發(fā)現(xiàn)原子結(jié)構(gòu)，就是我們現(xiàn)在知道原子核在中間，電子在周?chē)@的，這么個(gè)結(jié)構(gòu)的，一個(gè)也是很著

16、名的物理學(xué)家恩斯特·羅斯福他來(lái)做這個(gè)主任。那么在“二戰(zhàn)”以前，卡文迪什實(shí)驗(yàn)室在原子物理、原子核物理領(lǐng)域是當(dāng)時(shí)世界上最著名的一個(gè)研究中心，它不僅出了很多重要的科研成果，而且形成了使其長(zhǎng)盛不衰的學(xué)術(shù)風(fēng)格和傳統(tǒng)，在這個(gè)實(shí)驗(yàn)室又發(fā)明了中子，做出了世界第一臺(tái)加速器等等，有非常重要的發(fā)現(xiàn)。 那么對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)室，下面我想引一個(gè)美國(guó)學(xué)生的一個(gè)回憶，當(dāng)時(shí)他在這個(gè)實(shí)驗(yàn)室做學(xué)生，他說(shuō)這個(gè)實(shí)驗(yàn)室是很難描寫(xiě)的，就是說(shuō)它是把一種比較矛盾的風(fēng)格結(jié)合在一起的，這個(gè)一方面，因?yàn)樗@個(gè)主任都是非常著名的科學(xué)家，所以主任在這個(gè)實(shí)驗(yàn)室里邊有一種決定性的作用。但是另外一方面，它里邊的人又沒(méi)有什么限制，又是非常之獨(dú)立思考的，而且

17、他的學(xué)生之間是有很好的友誼。比如說(shuō)他一個(gè)學(xué)生可以發(fā)現(xiàn)另外一個(gè)學(xué)生做得不對(duì)，他就可以直截了當(dāng)跑到那兒去，跟他講你做的什么什么不對(duì)，而且證明他不對(duì)，這個(gè)在很多其他地方是做不到的，因?yàn)檫@樣一做，這個(gè)友誼就要破壞了，這是他講的一段話(huà)。第二段話(huà)他說(shuō)，使他覺(jué)得相互矛盾的這種性格，是學(xué)生和教授之間的這個(gè)關(guān)系。這毫無(wú)疑問(wèn)，當(dāng)時(shí)這些教授都是非常有名的，但是每個(gè)人都是獨(dú)立思考，他說(shuō)在這里，教授的理論和實(shí)驗(yàn)所遭受學(xué)生的批評(píng)并不亞于其他的人，就是說(shuō)學(xué)生可以隨意地在這個(gè)討論中去評(píng)、和教授去爭(zhēng)論，我想這個(gè)很可能是他們的一個(gè)非常重要的風(fēng)格和傳統(tǒng)，也是中國(guó)今天最缺乏的，需要怎么樣來(lái)解決的一個(gè)問(wèn)題。 那么“二戰(zhàn)”結(jié)束以后，鑒于

18、核科學(xué)研究，對(duì)國(guó)家安全的重要性，當(dāng)時(shí)包括英國(guó)在內(nèi)，就覺(jué)得不應(yīng)該再在卡文迪什一個(gè)大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室里邊進(jìn)行，就專(zhuān)門(mén)為此成立了一個(gè)國(guó)家的實(shí)驗(yàn)室，是在另外一個(gè)地方，那是專(zhuān)門(mén)來(lái)從事核物理的，所以從事核物理的這些科學(xué)家，他們的研究就轉(zhuǎn)移到新的實(shí)驗(yàn)室去了，而且錢(qián)也就轉(zhuǎn)移過(guò)去了，這樣卡文迪什實(shí)驗(yàn)室就沒(méi)有經(jīng)費(fèi)了，因?yàn)樗闹饕?jīng)費(fèi)來(lái)源都轉(zhuǎn)移到別的地方去了，而且主要的一批科學(xué)家也轉(zhuǎn)移過(guò)去了，所以它不僅是經(jīng)費(fèi)短缺，而且原來(lái)的研究方向也就喪失了，就是面臨一個(gè)很大的考驗(yàn)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)室當(dāng)時(shí)的主任叫做布拉格，他當(dāng)機(jī)立斷地就把卡文迪什實(shí)驗(yàn)室的發(fā)展方向，從純物理研究轉(zhuǎn)到兩個(gè)方向，一個(gè)是用戰(zhàn)時(shí)他們自己的科學(xué)家發(fā)展出來(lái)的雷達(dá)探測(cè)技術(shù)，用這

19、個(gè)來(lái)發(fā)展射電天文，以及另外一個(gè)就是布拉格，是個(gè)有名的，也是得了諾貝爾獎(jiǎng)金的物理學(xué)家，他得諾貝爾獎(jiǎng)金是因?yàn)樗赬光的分析上面做出了杰出的貢獻(xiàn)，而且他做這個(gè)貢獻(xiàn)時(shí)的年紀(jì)很輕，他大概是最年輕的得諾貝爾獎(jiǎng)的，他25歲就得了諾貝爾獎(jiǎng)金，跟他父親一起，那么他本人和他父親在卡文迪什實(shí)驗(yàn)室發(fā)展出的X光晶體分析技術(shù)，來(lái)進(jìn)行生物大分子結(jié)構(gòu)的跨學(xué)科的研究，使他轉(zhuǎn)了兩個(gè)完全跟原來(lái)不同的新的方面上去了，那么沒(méi)有錢(qián)怎么辦，他一方面是支持他的兩個(gè)部下，一個(gè)叫瑞勒，一個(gè)叫拉特科里夫，他們?nèi)ナ占婈?duì)不要的雷達(dá)，當(dāng)時(shí)仗打完了，軍隊(duì)有些不要的雷達(dá)，就組成了原始的射電望遠(yuǎn)鏡，他又從醫(yī)學(xué)研究委員會(huì)，大概在英、美，這個(gè)醫(yī)學(xué)研究委員會(huì)，一

20、般都是經(jīng)費(fèi)相對(duì)比物理學(xué)要多的一個(gè)地方，就組成了由馬克思·佩魯茨和約翰·肯德魯為首的研究蛋白質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)的小組，就是用X光來(lái)做蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)晶體的分析。那么這幾位科學(xué)家，剛才提到這四位都得過(guò)諾貝爾獎(jiǎng)金，因?yàn)樗麄冞@個(gè)工作都是在最前沿，克里克是馬克思·佩魯茨的研究生，他大概是1948年去的，沃森是1951年去做了約翰·肯德魯博士后，沃森他是博士畢業(yè)了，他們兩個(gè)都加入了這個(gè)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)分析的小組，但是這兩個(gè)人，都對(duì)DNA有濃厚的興趣，他們是很少有的，又比較年輕，又不信大多數(shù)人所相信這個(gè)蛋白質(zhì)是遺傳信息這種說(shuō)法的人，他們對(duì)DNA分子結(jié)構(gòu)具有濃厚的共同興趣，他們就密切合作、

21、共同討論、堅(jiān)持不懈，最后就發(fā)現(xiàn)了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)。所以他們不是領(lǐng)導(dǎo)交給的任務(wù)，而是自選課題選出來(lái)的，這點(diǎn)也值得我們思考。 布拉格的遠(yuǎn)見(jiàn)，在困難的條件下，保證的卡文迪什實(shí)驗(yàn)室在這兩個(gè)新興學(xué)科上做出了輝煌的成果，發(fā)現(xiàn)了類(lèi)星體，脈沖星，DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)，確定了血紅蛋白這個(gè)結(jié)構(gòu)等等，造就了一大批諾貝爾獎(jiǎng)金獲得者，為戰(zhàn)后英國(guó)的科學(xué)爭(zhēng)得了極高的榮譽(yù)。 那么當(dāng)時(shí)在美國(guó)，20世紀(jì)50年代初，還有兩個(gè)知名的研究小組，來(lái)做DNA分子結(jié)構(gòu)的研究工作，一個(gè)是在美國(guó)加州理工大學(xué)，由當(dāng)時(shí)知名的量子化學(xué)家鮑林來(lái)領(lǐng)導(dǎo)，他在1950年成功地發(fā)現(xiàn)了蛋白質(zhì)的螺旋結(jié)構(gòu)，并且從那個(gè)時(shí)候起，他就開(kāi)始DNA分子結(jié)構(gòu)的分析工作，他這個(gè)螺旋的

22、結(jié)構(gòu)，對(duì)DNA的發(fā)現(xiàn)，也起了很重要的作用，因?yàn)樗堑谝粋€(gè)用分子形成螺旋這種結(jié)構(gòu)生物大分子之人，所以就啟發(fā)了很多的人，在研究DNA的時(shí)候，考慮那是一個(gè)螺旋結(jié)構(gòu)。 那么還有一個(gè)小組，就是威爾金絲和富蘭克琳，他們?cè)谟?guó)倫敦皇家學(xué)院的兩個(gè)人，這個(gè)威爾金絲是個(gè)學(xué)物理的，他戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)候是參加了曼哈頓計(jì)劃，就是美國(guó)的核武器研制的曼哈頓計(jì)劃，戰(zhàn)爭(zhēng)完了以后他就回來(lái)到了英國(guó)，他是開(kāi)始用X光分析DNA晶體結(jié)構(gòu)最早的一個(gè)物理學(xué)家。那么1951年，富蘭克琳加入進(jìn)來(lái)了，但是富蘭克琳的技術(shù)非常之高，所以她很快就獲得了更清楚的DNA的照片。由于他們所提供的X光照片，就成為發(fā)現(xiàn)雙螺旋結(jié)構(gòu)最重要的實(shí)驗(yàn)根據(jù)。富蘭克琳不僅拍出了當(dāng)時(shí)最清

23、楚的DNA結(jié)構(gòu)的照片，而且指出了沃森和克里克早期構(gòu)造的DNA結(jié)構(gòu)模型的錯(cuò)誤，但好幾次沃森、克里克想跟她合作，都被她拒絕了，這也可能傷害了他們的自尊心，我想可能是因?yàn)槟械目床黄鹚?，她大概也看不起男的，總之這里頭有點(diǎn)問(wèn)題，她不愿意跟男的合作，以至于沃森和克里克在1962年他們得諾貝爾獎(jiǎng)的時(shí)候，他們做了一個(gè)報(bào)告，這個(gè)報(bào)告里頭引用的98篇文章，一次也沒(méi)有提到富蘭克琳的工作，這個(gè)非常是不公平，因?yàn)榈紫挛覀円吹?，正是由于富蘭克琳的工作，才使得沃森和克里克得出了這個(gè)雙螺旋結(jié)構(gòu)的結(jié)論的。 這里有一位畫(huà)家打抱不平，就畫(huà)了一張富蘭克琳的像，里面畫(huà)了兩個(gè)富蘭克琳的像，一個(gè)是紅的，一個(gè)是藍(lán)的，紅像的臉后邊就是沃森和

24、克里克，里頭畫(huà)了沃森和克里克在討論這個(gè)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)，右下角有一個(gè)小的像就是威爾金絲，他把富蘭克琳畫(huà)得這么大，把威爾金絲畫(huà)這么小，把沃森和克里克畫(huà)在她的腦袋里邊，實(shí)際上說(shuō)明的意思就是沃森和克里克所得的很多結(jié)論，實(shí)際上是因?yàn)樗呢暙I(xiàn)而得來(lái)的，某種意義上表示這個(gè)意思，我想可能是這位畫(huà)家他是打抱不平。后來(lái)從富蘭克琳的工作筆記中發(fā)現(xiàn)，在沃森和克里克發(fā)表他們雙螺旋結(jié)構(gòu)文章的前夕，除了這個(gè)配對(duì)方案以外，她已經(jīng)獨(dú)立地得到了相同的結(jié)論，作為有經(jīng)驗(yàn)的化學(xué)家，她必定會(huì)在短期之內(nèi)解決這個(gè)問(wèn)題，如果不是當(dāng)時(shí)英國(guó)科學(xué)界對(duì)婦女的歧視，和開(kāi)始的時(shí)候威爾金絲對(duì)她不夠尊重，造成兩人之間的不合，影響了他們的工作進(jìn)度，那完全可能

25、最先發(fā)現(xiàn)雙螺旋結(jié)構(gòu)的桂冠，會(huì)落在威爾金絲和富蘭克琳的頭上。雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)過(guò)程，是有一定的戲劇性的，當(dāng)事人的回憶也不盡相同，褒貶也不一，這大概是因?yàn)槊總€(gè)人都想把自己的功勞說(shuō)得大一點(diǎn)，而當(dāng)事人的個(gè)性和復(fù)雜的人際關(guān)系，在其中又起了相當(dāng)大的作用。下面我就以沃森和克里克這一組為主線(xiàn)做一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹。 沃森是一個(gè)天才，20歲大學(xué)就畢業(yè)了，22歲就得了動(dòng)物學(xué)的博士學(xué)位，并且得到了一年的資助到哥本哈根去從事病毒的DNA研究。他很早就對(duì)DNA很感興趣，在歐洲一次學(xué)術(shù)會(huì)議上，他聽(tīng)到了威爾金絲報(bào)告DNA結(jié)構(gòu)的X光分析，他的印象是很深刻的，所以他就想做DNA分子結(jié)構(gòu)的破譯工作，那時(shí)他是一個(gè)剛畢業(yè)的學(xué)生，在他要申請(qǐng)下

26、一個(gè)博士后工作崗位的時(shí)候，他曾經(jīng)做了一些考慮，他覺(jué)得鮑林已經(jīng)很有名了，不會(huì)花時(shí)間幫助他，他當(dāng)時(shí)認(rèn)為他是一個(gè)小人物，所以他決定不去。同時(shí)他對(duì)威爾金絲的報(bào)告很有興趣，他跟威爾金絲談，但是威爾金絲對(duì)他好像沒(méi)有顯出很高的熱情要把他留下做博士后。所以他就申請(qǐng)到了卡文迪什，去做了博士后。在1951年的時(shí)候，開(kāi)始跟克里克一起工作，克里克他是在戰(zhàn)前就已經(jīng)在物理系畢業(yè)了，在戰(zhàn)時(shí)他也是從事軍事、軍工，所以做過(guò)磁性地雷和雷達(dá)的研發(fā)，他在戰(zhàn)后讀了一個(gè)物理學(xué)家薛定諤寫(xiě)的書(shū)，這本書(shū)是生命的本質(zhì)，是物理學(xué)家寫(xiě)的，是量子力學(xué)的發(fā)明人之一，這個(gè)書(shū)里邊當(dāng)時(shí)是按照物理學(xué)家的觀點(diǎn)，指出來(lái)研究決定生命現(xiàn)象內(nèi)部的分子結(jié)構(gòu)是非常重要的，因

27、為物理學(xué)家是還原論了，至少在很長(zhǎng)時(shí)間之內(nèi)，一切東西都是由分子、電子、原子所決定的，生命現(xiàn)象他認(rèn)為也不應(yīng)該有所例外，所以他這本書(shū)特別強(qiáng)調(diào)了這一點(diǎn)。受這個(gè)影響，克里克就決定改學(xué)分子生物，他就重新到卡文迪什實(shí)驗(yàn)室去做研究生，沃森來(lái)的時(shí)候，他正在從事紅血球的X光晶體分析的博士論文工作，那是1951年，那個(gè)時(shí)候他已經(jīng)35歲，他也是當(dāng)時(shí)和沃森一樣，少數(shù)堅(jiān)定相信DNA是遺傳物質(zhì)載體的人之一，這點(diǎn)是使得他們成功很重要的因素，因?yàn)樗麄儾](méi)有盲從當(dāng)時(shí)大多數(shù)的科學(xué)家相信蛋白質(zhì)是遺傳載體，就是說(shuō)比較普遍的這種觀念，而是有自己很明確的想法。 這個(gè)沃森和克里克他們認(rèn)定了，大概是克里克的一段話(huà)，說(shuō)所有生命的現(xiàn)象，都是在分子

28、的層次所產(chǎn)生的，所以如果不懂得這些分子的話(huà)，我們不可能懂得任何的生命現(xiàn)象。當(dāng)然他說(shuō)得稍微過(guò)頭一點(diǎn)，不過(guò)他堅(jiān)定地相信這個(gè)，才能使得他倆認(rèn)為基因的三維分子結(jié)構(gòu)是了解生命現(xiàn)象的關(guān)鍵，是應(yīng)當(dāng)抓緊研究的重大課題，那么這個(gè)認(rèn)識(shí)，使得他們能夠排除一切困難，緊密合作，抓住這個(gè)題目不放，最后終于獲得成功。剛才講了他抓住不放的，是他自選的課題，那么由于當(dāng)時(shí)的布拉格和倫敦皇家學(xué)院有一個(gè)君子協(xié)定，這個(gè)君子協(xié)定就是卡文迪什實(shí)驗(yàn)室只做蛋白質(zhì)的X光分析，DNA的X光分析是由皇家學(xué)院進(jìn)行，因此沃森和克里克他們只能到皇家學(xué)院，才能得到有關(guān)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，他們?cè)诳ㄎ牡鲜彩堑貌坏降?，那么在這個(gè)情況下，他們是在一些并不是條件非常優(yōu)越的情

29、況下，來(lái)完成他們自己熱衷的研究工作的。 最初，沃森以書(shū)本上的核苷酸化學(xué)結(jié)構(gòu)為出發(fā)點(diǎn)，認(rèn)為基對(duì)是由相同的核苷酸分子通過(guò)氫鍵組成的，就是他原來(lái)以為A、G、C、T四個(gè)分子，A和A配對(duì)，C和C配對(duì)，因?yàn)榘凑债?dāng)時(shí)他所認(rèn)識(shí)的這個(gè)分子結(jié)構(gòu)只能這樣配對(duì)，但是這樣一配對(duì)，就不能解釋剛才那個(gè)洽嘎弗規(guī)則，就不可能是A的數(shù)目和T的數(shù)目相等，C的數(shù)目和G的數(shù)目相等，而且我們剛才講了這個(gè)嘌呤分子，它是有兩個(gè)六角形，所以它比嘧啶的分子大，如果這樣來(lái)組成一個(gè)雙螺旋的話(huà)，這個(gè)雙螺旋就忽大忽小了，這個(gè)直徑就不可能統(tǒng)一，所以他覺(jué)得也不太對(duì)，他就找到當(dāng)時(shí)在隔壁有一個(gè)工作的化學(xué)家叫杰里·多洛，征求他的意見(jiàn)，這個(gè)杰里·

30、;多洛就指出來(lái)，他說(shuō)你用的這個(gè)核苷酸化學(xué)結(jié)構(gòu)是不對(duì)的，更對(duì)的是他用的叫做稀醇型的，是氫和氧原子結(jié)合，這個(gè)不對(duì)，他說(shuō)應(yīng)該是氫和氮結(jié)合的一個(gè)酮類(lèi)型，他說(shuō)用這樣一個(gè)分子結(jié)構(gòu)你再試試。結(jié)果第二天，沃森就得到了正確的核苷酸分子，A和T、C和G配對(duì)的這個(gè)模型，他和克里克也早已確認(rèn)兩條骨架鏈應(yīng)該是反平行的，有了這些認(rèn)識(shí)，他們很快就創(chuàng)造出一個(gè)新的模型，也就很快得到威爾金絲和富蘭克琳的認(rèn)可，必須A和T配對(duì)，G和C配對(duì)。有了這樣一個(gè)配對(duì)以后，當(dāng)然就很清楚了，這兩條模型，兩條鏈，是完全相同的信息，因?yàn)樗菄?yán)格配對(duì)的，一個(gè)可以作為另外一個(gè)模板，而且打開(kāi)了以后，兩個(gè)可以作為新的模板，可以創(chuàng)造出兩條新的DNA長(zhǎng)鏈來(lái)，糖和

31、磷酸在外邊， A、T、C、G遺傳信息單位在里邊，而且外邊的骨架是反平行的。 那好了，我們從剛才講的這些故事中間，能夠得到些什么啟示？從DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)過(guò)程，我們可以得到很多有益的啟示。一個(gè)，是把一個(gè)學(xué)科發(fā)展成熟的知識(shí)技術(shù)和方法，應(yīng)用到另一個(gè)學(xué)科的前沿，能夠產(chǎn)生重大的創(chuàng)新成果，學(xué)科交叉是創(chuàng)新思想的源泉，物理的分析方法和化學(xué)關(guān)于分子結(jié)合鍵的知識(shí)，對(duì)建立正確的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)起了決定性的作用。 第二個(gè)是科學(xué)的發(fā)現(xiàn)，是一個(gè)知識(shí)不斷積累，認(rèn)識(shí)不斷深化的一個(gè)過(guò)程，我在前面講了一段很長(zhǎng)的歷史，在DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)之前，有上百年的歷史，科學(xué)家都在追求怎么來(lái)認(rèn)識(shí)遺傳和基因，所以善于學(xué)習(xí)和鑒別，對(duì)已有的結(jié)論經(jīng)

32、過(guò)去粗取精，去偽成真，有選擇地繼承并且加以發(fā)展，才能做出重大創(chuàng)新。重大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，它不會(huì)孤立出現(xiàn)，在它之前，必然已經(jīng)有前人大量的探索，它不斷突出矛盾，不斷掃清外圍，等待著幸運(yùn)兒的出現(xiàn)。因此只有掌握了前人發(fā)展的全部關(guān)鍵知識(shí)，但是又不盲從，才能站在巨人的肩膀上抓住機(jī)遇，實(shí)現(xiàn)突破。 第三，高明的學(xué)術(shù)領(lǐng)導(dǎo)人，像布拉格他善于利用自己積累的知識(shí)優(yōu)勢(shì)，發(fā)現(xiàn)學(xué)科交叉的切入點(diǎn)，及時(shí)開(kāi)辟新的發(fā)展方向，他領(lǐng)導(dǎo)的集體有寬松的學(xué)術(shù)環(huán)境，沒(méi)有權(quán)威意識(shí)，能夠人人平等地展開(kāi)嚴(yán)肅的學(xué)術(shù)爭(zhēng)論，他支持青年的創(chuàng)意，可以完成指定工作之余來(lái)進(jìn)行自由選題。 第四，選擇有戰(zhàn)略意義的重大課題，堅(jiān)持不懈地努力是非常重要的，因?yàn)槿〉弥卮蟀l(fā)現(xiàn)的路程，不會(huì)一帆風(fēng)順，中間會(huì)