DNA雙螺旋結構背后的故事

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上DNA雙螺旋結構背后的故事20世紀人類最偉大的成果，莫過于遺傳學中DNA雙螺旋結構的發(fā)現(xiàn)。一個劃時代的發(fā)現(xiàn)，必定伴隨著一段傳奇的佳話：兩個個卓越的研究組，第一個實驗室是倫敦國王學院的威爾金斯實驗室，他們用X射線衍射法研究DNA的晶體結構。當X射線照射到生物大分子的晶體時，晶格中的原子或分子會使射線發(fā)生偏轉，根據(jù)得到的衍射圖像，可以推測分子大致的結構和形狀。第二個實驗室是加州理工學院的大化學家萊納斯·鮑林(Linus Pauling)實驗室。在此之前，鮑林已發(fā)現(xiàn)了蛋白質的a螺旋結構。而真正的發(fā)現(xiàn)者，則是個非正式的研究小組，事實上他們可說是不務正業(yè)。23歲的年輕

2、的遺傳學家沃森于1951年從美國到劍橋大學做博士后時，雖然其真實意圖是要研究dna分子結構，掛著的課題項目卻是研究煙草花葉病毒。比他年長12歲的克里克當時正在做博士論文，論文題目是“多肽和蛋白質：X射線研究”。沃森說服與他分享同一個辦公室的克里克一起研究DNA分子模型，從1951年10月開始拼湊模型，幾經(jīng)嘗試，終于在1953年3月獲得了正確的模型。一堆物理學家和化學家(克里克科班出生的從事蛋白和多肽X射線晶體衍射;威爾金斯雖然在1950年最早研究DNA的晶體結構，當時卻對DNA究竟在細胞中干什么一無所知，在1951年才覺得DNA可能參與了核蛋白所控制的遺傳;弗蘭克林也不了解DNA在生物細胞中的

3、重要性;鮑林研究DNA分子，則純屬偶然他在1951年11月的美國化學學會雜志上看到一篇核酸結構的論文，覺得荒唐可笑，為了反駁這篇論文，才著手建立DNA分子模型)，外加唯一一個當時年僅23歲的遺傳學家沃森，推斷出DNA是雙螺旋結構。如此荒誕，卻又如此真切，做出了一個偉大的發(fā)現(xiàn)。這段佳話被一再傳誦，一再的簡化或者神化的提及，而科學史上記載：1962年，沃森、克里克和威爾金斯因為DNA雙螺旋結構的發(fā)現(xiàn)而獲得諾貝爾生理學醫(yī)學獎。不管從哪個方面解讀，這段佳話都有很多令人回味的樂趣。DNA雙螺旋結構背后的故事：年輕的沃森和克里克為何能在這場競賽中獲勝?可是，科研上的那點破事兒，遠非如此值得探討的一個問題是

4、：兩個年輕人，沃森和克里克，既不像威爾金斯那樣擁有第一手的實驗資料，又不像鮑林那樣有建構分子模型的豐富經(jīng)驗(他們兩個人都是第一次建構分子模型)，為什么卻能在這場競賽中獲勝?沃森早年向印第安那大學申請研究生時，申請的是鳥類學;但由于印第安那大學動物系沒有鳥類學專業(yè)，在系主任的建議下，沃森才轉而從事遺傳學研究。當時大遺傳學家赫爾曼·繆勒(Hermann Muller)恰好正在印第安那大學任教授，沃森不僅上過繆勒關于“突變和基因”的課(分數(shù)得A)，而且考慮過要當他的研究生。但覺得繆勒研究的果蠅在遺傳學上已過了輝煌時期，才改拜研究噬菌體遺傳的薩爾瓦多·盧里亞(Salvador Lu

5、ria)為師。他在1951年到劍橋之前，因為做過同位素標記追蹤噬菌體DNA的實驗，堅信DNA就是遺傳物質。所以才關心遺傳物質需要什么樣的性質才能發(fā)揮基因的功能?克里克本人說他對DNA所知不多，并未覺得它在遺傳上比蛋白質更重要，只是認為DNA作為與核蛋白結合的物質，值得研究。對一名研究生來說，確定一種未知分子的結構，就是一個值得一試的課題。并且有沃森的煽動，才開始破解基因的奧秘。正是這種科學的關注，以及強烈的信念DNA是遺傳物質，才促使他們抓住一切信息，根據(jù)當時如此少的數(shù)據(jù)，做出如此重大的發(fā)現(xiàn)。當時對DNA的已知信息，主要包括：DNA由6種小分子組成：脫氧核糖，磷酸和4種堿基(A、G、T、C)，

6、由這些小分子組成了4種核苷酸，這4種核苷酸組成了DNA，并且DNA的分子組成，A和T的含量總是相等，G和C的含量也相等(事實上生物化學家埃爾文·查戈夫Erwin Chargaff測定DNA的分子組成的結果1950年就已公布，只是當時研究DNA分子結構的實驗室都把它忽略了)。Rosalind Franklin短暫的一生而在此過程中，我們卻在刻意忽略一個一位偉大的女科學家：羅莎琳德·富蘭克林(Rosalind Elsie Franklin)。富蘭克林1921年生于倫敦，15歲就立志要當科學家，但父親并不支持她這樣做。她早年畢業(yè)于劍橋大學，專業(yè)是物理化學。1945年，當獲得博士學

7、位之后，她前往法國學習X射線衍射技術。她深受法國同事的喜愛，有人評價她“從來沒有見到法語講得這么好的外國人”。1951年，她回到英國，在劍橋大學國王學院取得了一個職位。在那時候，人們已經(jīng)知道了脫氧核糖核酸(DNA)可能是遺傳物質，但是對于DNA的結構，以及它如何在生命活動中發(fā)揮作用的機制還不甚了解。就在這時，富蘭克林加入了研究DNA結構的行列然而當時的環(huán)境相當不友善。她開始負責實驗室的DNA項目時，有好幾個月沒有人干活。同事威爾金斯不喜歡她進入自己的研究領域，但他在研究上卻又離不開她。他把她看做搞技術的副手，她卻認為自己與他地位同等，兩人的私交惡劣到幾乎不講話。在那時的劍橋，對女科學家的歧視處

8、處存在，女性甚至不被準許在高級休息室里用午餐。她們無形中被排除在科學家間的聯(lián)系網(wǎng)絡之外，而這種聯(lián)系對了解新的研究動態(tài)、交換新理念、觸發(fā)靈感極為重要。富蘭克林在法國學習的X射線衍射技術在研究中派上了用場。X射線是波長非常短的電磁波。醫(yī)生通常用它來透視人體，而物理學家用它來分析晶體的結構。當X射線穿過晶體之后，會形成衍射圖樣一種特定的明暗交替的圖形。不同的晶體產(chǎn)生不同的衍射圖樣，仔細分析這種圖形人們就能知道組成晶體的原子是如何排列的。富蘭克林精于此道，她成功地拍攝了DNA晶體的X射線衍射照片。此時，沃森和克里克也在劍橋大學進行DNA結構的研究，威爾金斯在富蘭克林不知情的情況下給他們看了那張照片。根據(jù)照片，他