分子醫學(4):走在 DNA 雙螺旋軌道上的「壞小子」
詹姆斯?杜威?沃森,這個分子生物學發展史上最響亮的名字,無論從哪方面說,應該都可以算是一個「異類」。
從小被譽為有異常天賦,15歲時就進入芝加哥大學就讀,22歲完成博士學業。期間幾次變換研究方向。
最重要的變化發生在大學高年級時...
由於閱讀了薛定諤的《生命是什麼》, 而深深地被控制生命奧秘的基因和染色體吸引住了,並從此開始了他在生命科學道路上傳奇的一生。
自從DNA作為遺傳物質的謎底被揭開,下一個問題接踵而來:
DNA何以能擔當遺傳的重任?它應該有什麼樣神奇的結構,使得它---
1)能夠攜帶遺傳信息,
2)能夠自我複製傳遞遺傳信息,
3)能夠讓遺傳信息得到表達以控制細胞活動,
4)並且能夠突變並保留突變。
四大特性,缺一不可。
如此讓人興奮的課題,自然引得各路科研大俠各顯神通。
當時最著名的有兩個實驗室正在研究DNA分子模型。
第一個實驗室是倫敦國王學院的威爾金斯、弗蘭克林實驗室。
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生偏轉,根據得到的衍射圖像,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名鼎鼎的化學家萊納斯·鮑林實驗室。
在此之前,鮑林已發現了蛋白質的螺旋結構。
他們的工作在有條不紊的進行著,結果似乎已初具端倪。
讓他們沒想的是,彼時彼刻,一股不按常理出牌的青春力量正昂首邁步地朝他們走來,風華正茂,勢不可擋。
那就是後來被稱為第三個不務正業的非正式研究小組---詹姆斯??沃森和他找來的拍檔克里克。
那是1951年,23歲的沃森從美國來到劍橋大學。
不知道是不是上天特別眷顧他,讓他一走進辦公室,就遇上了後來成為他拍檔的天才研究者克里克。
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,因為他需要克里克在X射線晶體衍射學方面的知識。
應該說那是史無前例的一次空前成功的合作。
用了僅僅不到兩年的時間,那個震驚了整個科學界,並被譽為分子生物學誕生的里程碑的『DNA雙螺旋』橫空出世,名滿天下。
從此把DNA研究和應用推向了長達半個多世紀,至今仍方興未艾的波瀾壯闊的征程!
後來的人們充滿了好奇,那麼一道世界級的難題,何以在兩個年輕人的手上像變戲法一樣,以如此的神速拿下。
要知道,面對另兩個大牌競爭者,沃森和克里克既不像威爾金斯和弗蘭克林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驗...
讓人不可思議的是,恰恰是他們,卻奇蹟般地在這場競賽中獲勝?
......
其實,從他們那篇著名的論文上,構建模型的關鍵之處似乎並不複雜。
他們依據僅有三條:
第一條是當時已廣為人知的:
即DNA由六種小分子組成:脫氧核糖,磷酸和四種鹼基(A、G、T、C),由這些小分子組成了四種核苷酸,這四種核苷酸組成了DNA。
第二條證據是最新的:
弗蘭克林得到的衍射照片表明,DNA是由兩條長鏈組成的雙螺旋,寬度為20埃。
第三條證據是最為關鍵的。
美國生物化學家埃爾文·查戈夫測定DNA的分子組成。
他發現DNA中的4種鹼基的含量並不是傳統認為的等量的,雖然在不同物種中四種鹼基的含量不同,但是A和T的含量總是相等,G和C的含量也相等。
有人說,這可能與大牌的研究者們過於專註於DNA結構本身的探討,而忽略了它作為遺傳物質的意義和功能方面的分析有關吧。
而年輕的沃森,太熱愛作為遺傳物質的DNA了,從他讀完薛定諤的《生命是什麼?》之後,就立志要破解基因的奧秘。
眼光不同,視野就不同。
沃森那揭示生命奧秘的遠大理想或許就註定了他會站在更高的地方瞭望著DNA研究這塊領地,不會放過任何死角。
所以,也有人說,只專註於DNA結構本身的,易導致「只見樹木不見森林」的局限。
當化學家們夜以繼日地埋頭於實驗桌前的時候,生龍活虎的沃森和克里克卻廣泛地瀏覽著,分析著來自各大實驗室關於DNA的實驗數據。
無形中,他們就這樣上了巨人們的肩膀,放眼望去,風景無限。
一聲春雷就此響徹雲霄!!
沃森就這樣成為了分子生物學發展史前無古人後無來者的開拓者。
在這一點上他應該是當之無愧的。
不過人有多方面,任何事情也很難十全十美。
在事業追求上乘風破浪,一往無前的沃森,在平時生活中卻常被人詬病,被指太隨性且八卦。
他著名的科普作品《雙螺旋》一書使很多人了解到生命科學的這段重要歷史,但卻因為喜歡『信口開河』惹怒了不少同行,引發了敵視和憤怒。
就連沃森最親密的合伙人克里克向沃森抱怨說:
「你已經嚴重侵犯了我的隱私。」
沃森的另一位合作者威爾金斯也對這本書持否定態度,認為其損害和扭曲了科學家們的形象。
在這本書中,沃森對幾位科學家進行了充滿爭議的直白描述。
而且沃森本人還在書中講述了自己追求年輕女性的細節,並且稱她們為「美人兒」。
此外,書中還摻雜許多八卦內容以及諷刺科學家的漫畫。
據說後來年邁之年的沃森似乎並未吸取自己大嘴巴的教訓。
2007年一次捅馬蜂窩式的種族歧視言論終使其「晚節不保」。
更有意思的是,就在前不久,晚年的沃森還戲劇性地拍賣他1962年所獲得的諾貝爾獎章。
據說不出數分鐘即以475萬美元成交。
這是第一位在世諾貝爾獎得獎者拍賣獎牌。拍賣所得大部分捐給了母校芝加哥大學和曾任職的劍橋大學克萊爾學院。
這就是詹姆斯?杜威?沃森,可能不那麼完美,但率真,善良,智慧。
更重要的是,就像人們所稱道的:
「他的貢獻可與牛頓、達爾文和愛迪生相媲美,正是他對知識堅韌不拔的追求,人類才能有這改變歷史的發現。
(圖片源自網路)
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