一個重大科學發現背后的微妙細節

1956年，羅莎琳德·富蘭克林（中）與莫里斯·威爾金斯（右）在核酸與蛋白質戈登國際大會上。

一張B型DNA的X射線衍射照片。威爾金斯給沃森看的就是這張照片。

(資料圖片僅供參考)

圖片選自《雙螺旋》（插圖注釋本）。詹姆斯·D.沃森著，亞歷山大·江恩、簡·維特科夫斯基編，賈擁民譯，浙江教育出版社2022年6月第1版。

距今整整70年前的那個春天，詹姆斯·D.沃森和弗朗西斯·克里克這兩個初出茅廬的年輕科學家構建出DNA結構模型，轟動世界。這是20世紀下半葉最重要的科學發現，也是生物學自達爾文提出物種起源理論以來最重要的進展。圍繞這一事件，有許許多多讓人意想不到的曲曲折折，也有頗多耐人尋味之處。這里就說說若干微妙的小細節，特別是一對冤家的糾結。

1950年秋，22歲的“神童”詹姆斯·沃森從美國印第安納大學取得遺傳學博士學位后，拿到一筆研究獎學金，去往哥本哈根大學，從事生物化學方面的研究工作。此時，沃森的學術興趣已由鳥類學轉向基因，夢想著有朝一日大功告成、一舉成名。

然而，在丹麥，乏味而又不得要領的學術生活令沃森十分郁悶。1951年春，他受邀到意大利那不勒斯參加一個有關生物大分子結構的學術會議。在這次會議上，倫敦國王學院的物理學家莫里斯·威爾金斯展示了DNA的X射線衍射圖片。沃森看后深受啟發，意識到：假使基因能像一般化學物質一樣被結晶析出，那就一定可以用通常的化學、物理方法測定其結構。

那一瞬間，沃森突然對化學產生了很大的興趣，并且萌生了與威爾金斯進行合作研究的念頭。為此他甚至盤算過，要撮合自己漂亮的妹妹與威爾金斯相識交好，但古板的威爾金斯并沒有“落入圈套”。

幾個月后，沃森設法變更了自己的學習計劃，來到英國劍橋大學卡文迪什實驗室，并在那里遇到了剛從物理學領域轉型、雖起步較晚但一心想在交叉學科上有所作為的生物學研究生弗朗西斯·克里克。

這一時期，就在同一個倫敦城里，沃森與克里克最大的競爭對手、同處倫敦國王學院同一個研究小組的威爾金斯與羅莎琳德·富蘭克林，也在緊鑼密鼓地尋思、鼓搗DNA結構，而且他們手中握有與之密切相關的獨門“利器”——X射線衍射裝置。

但是，跟沃森與克里克這對心靈相通的“黃金搭檔”形成極大反差的是，威爾金斯與富蘭克林之間的關系勢同水火，幾乎到了不理不睬、惡語相向的地步。有著劍橋大學物理化學博士學位的富蘭克林是個獨立、好強的女子，在當年對女科學家心懷偏見甚至敵意的環境中，她一直堅持不懈地進行自己的研究，不甘受到威爾金斯的“領導”和鉗制。他們倆的關系，半是同事，半是競爭對手。

DNA對富蘭克林而言，只是一種實驗材料。1952年前后，她已通過實驗證明，DNA根據水分含量的差別分A型和B型兩種形式存在。謹慎的天性使富蘭克林的工作進展緩慢，她在不斷地完善DNA的X射線衍射圖譜，并獨自進行數學解析。1952年5月，她終于獲取了一張極其重要的圖譜。遺憾的是，當時她并沒有認識到這張圖譜的重要性。她始終也不敢相信DNA在任何情況下都會呈螺旋形，而是以為這種形狀只是特殊條件下出現的一種特殊情況。

在大洋彼岸的美國，化學界聲名顯赫的大人物、化學鍵理論的奠基人萊納斯·鮑林，是沃森與克里克更為強勁的一個對手。在人們心中，他是最有可能率先做出正確選擇、解決DNA結構問題的“大拿”。1953年1月中旬，一直在有意識地跟鮑林之子彼得套近乎的沃森，直截了當地向他這位鐵哥們問詢，他老爸最近在家信中可曾透露過什么研究新信息？半個月后，沃森與克里克從彼得手中拿到一份父親寄給他的關于DNA結構的手稿，大吃一驚，心當即就沉下來了。

此時，一場圍繞DNA結構之謎而展開的激烈競爭，已然到了白熱化的程度。

可是，認真讀罷鮑林手稿，沃森與克里克馬上就松了一口氣。原來，鮑林提出了一個以糖和磷酸骨架為中心的三鏈螺旋結構，這恰恰是此前不久他們也曾設想過、但已被證實不對的玩意兒。鮑林誤入歧途了，并且還犯了“忘記化學基本常識”的錯誤。

然而，他們很快意識到，一旦鮑林覺察自己的失誤，必定會不停地研究下去，一直到研究出正確的結構為止。所以，大西洋這邊的人再也不能浪費時間了。

據沃森在他的自傳《雙螺旋》中記述：幾天之后，沃森面見富蘭克林，向她通報了鮑林模型之誤。富蘭克林的反應令沃森感到十分奇怪。她毫不客氣地指出，無論是鮑林或其他什么人，都沒有任何根據可以認定DNA是螺旋結構的。他們吵了起來，不歡而散。

隨后，沃森會見了威爾金斯，后者給他看了一些新的X射線照片，其中包括由富蘭克林拍攝、一直秘而不宣的一張DNA之B型X射線衍射照片。看到后一張照片時，沃森“立刻驚得目瞪口呆”，“心跳也加快了很多”。他意識到，“呈現在照片上的那種醒目的交叉形的黑色反射線條，只有螺旋結構才有可能形成”。很顯然DNA模型應該是雙鏈，因為重要的生物對象都是成對出現的。威爾金斯此舉，富蘭克林毫不知情，后人評價：“如果這不是一次無私的、為了科學進步而分享信息的舉動，那也應該算是一次憤怒的報復行為。”

再說，備受激勵的沃森與克里克隨即展開新一輪建模工作。廣攬信息所收獲的兩個關鍵點大大簡化并推動了他們的進展：一是對含氮堿基結構的更深了解，二是對這些堿基如何配對的深刻洞察。他們最終揭示出：DNA分子具有雙螺旋梯形結構，每級梯級就是一個堿基對，堿基對的排列順序就代表了DNA中存貯的信息。他們撰寫的千字論文《核酸的分子結構——脫氧核糖核酸的一個結構模型》，發表在1953年4月25日的《自然》雜志上。

一個新的時代開始了。

1958年，38歲的富蘭克林因病辭世。1962年，沃森、克里克與威爾金斯被授予諾貝爾生理學或醫學獎。

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