dna雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)過程

1、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)過程DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)過程：科學技術的發(fā)展在增進人類認知與智慧的同時，也極大地改變了我們的生活，推動著社會的進步。自1901年以來，一年一度頒發(fā)的諾貝爾科學獎廣受矚目，它們授予的自然科學之重大發(fā)現(xiàn)和科學方法之重大發(fā)明，當屬最高層次的創(chuàng)造性智慧，其獲獎者亦堪稱人中翹楚、科學精英。從本期開始，“探索發(fā)現(xiàn)”欄目將陸續(xù)登載諾貝爾科學獎得主的人生故事，敬請讀者朋友垂注。距今整整63年前的那個春天，詹姆斯沃森和弗朗西斯克里

2、克這兩個初出茅廬的年輕科學家構(gòu)建出DNA結(jié)構(gòu)模型，轟動世界。這是20世紀下半葉最重要的科學發(fā)現(xiàn)，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?！巴黄啤鼻耙沟睦Щ螽?shù)诙问澜绱髴?zhàn)臨近結(jié)束的時候，一門把生物學、化學和物理學融合在一起，從分子水平上研究生命現(xiàn)象物質(zhì)基礎的學科—分子生物學，漸漸地有了一個雛形。1944年，奧地利物理學家埃爾溫薛定諤在《生命是什么—活細胞的

3、物理學觀》一書中，非常清楚地表達了一個信念：生命的基本特征就是能夠儲存和傳遞信息，亦即遺傳密碼能夠代代相傳?；蚴腔罴毎年P鍵組成部分，要懂得什么是生命，就必須知道基因是如何發(fā)揮作用的。生物學家將“承載遺傳信息的最小單位”稱為“基因”，可當時沒人知道基因到底什么樣，它“寄存”在哪里當時，細胞核中的染色體已被證實在遺傳過程中起到關鍵作用，它主要由脫氧核糖核酸(DNA)和蛋白質(zhì)組成，而染色體中蛋白質(zhì)要比DNA多一些。此外，已通過細菌轉(zhuǎn)化實驗

4、證實：遠不如蛋白質(zhì)來得復雜的DNA，實際上竟然是細胞中的一種遺傳物質(zhì)，它在決定遺傳性狀上扮演著主要角色。進一步的研究表明：所有的生物都包含DNA分子，即儲存制造蛋白質(zhì)的遺傳指令分子。這意味著，要解開基因本質(zhì)之謎—基因是由什么組成的它們怎樣精確地復制又如何控制(至少是影響)蛋白質(zhì)的合成—就必須對DNA的化學及物理構(gòu)造有更多的了解。兩個天才的相遇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

5、金，去往哥本哈根大學，從事生物化學方面的研究工作。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(jié)構(gòu)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(fā)，意識到：假使基因能像一般化學物質(zhì)一樣被結(jié)晶出來，那就一定可以用通常的化學、物理方法測定其結(jié)構(gòu)。那一瞬間，沃森突然對化學產(chǎn)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。幾個月后，沃森設法變更了自己的學習計劃，來

6、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(zhuǎn)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。這兩個知識背景不同、相差12歲的年輕人一見如故，發(fā)現(xiàn)彼此的興趣、思維方式和行為做派都驚人的相似。他們很快就擦出了智慧的火花，決計攜手合作，以建模方式確定DNAComment[CS2]:并非專才（遠不及其他專才）卻博采眾長，比下了領域大咖Comment[CS3]:全才式的學習，兩人都多方位地進行自我提升，因為

7、這項研究本身就是跨學科的，結(jié)合當時科學的發(fā)展狀況，兩人都能稱得上全才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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)，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發(fā)表在1953

8、年4月25日的《自然》雜志上。一個新的時代開始了。弗朗西斯克里克簡介弗朗西斯克里克(FrancisCrick，19162004)，英國生物學家、物理學家和神經(jīng)科學家。早年在倫敦大學學習物理，“二戰(zhàn)”爆發(fā)后到英國海軍部研究制造水雷，戰(zhàn)后進入劍橋大學從事蛋白質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)的研究。晚年的研究興趣轉(zhuǎn)向神經(jīng)科學，尤其是意識問題的研究。著有《驚人的假說：靈魂的科學探索》和《狂熱的追求：對科學發(fā)現(xiàn)的個人見解》等。詹姆斯沃森簡介詹姆斯沃森(JamesWat

9、son，1928)，美國生物學家。早年在芝加哥大學、印第安納大學學習。1953年和弗朗西斯克里克發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)。1962年與克里克、莫里斯威爾金斯三人獲得諾貝爾生理學或醫(yī)學獎。他還是人類基因組計劃的倡導者和主持人。著有《基因的分子生物學》《DNA：生命的秘密》和《雙螺旋：發(fā)現(xiàn)DNA結(jié)構(gòu)的個人經(jīng)歷》等。沃森和克里克作為剛進入研究領域的年輕人，沒有掌握任何第一手的資料，但他們能積極與相關研究人員交流，博采眾長，使得他們實際掌握的資料在

10、3個小組中是最全面的。在1952年法國盧瓦蒙會議上，沃森十分用心地聽取了鮑林構(gòu)建分子模型的方法。從鮑林的講話中，沃森很敏銳的意識到鮑林的方法是解決DNA問題的正確途徑。在1953年2月造訪英王學院時，沃森從威爾金斯那里獲得了石射線衍射試驗的清晰照片和相關數(shù)據(jù)，為DNA模型的構(gòu)建奠定了堅實的基礎。在構(gòu)建分子模型的過程中，他們又吸收了數(shù)學家JGriffith(格里菲斯)對堿基受力(氫鍵)的計算和生物化學家查伽夫關于DNA中A與T，G與c含量

11、分別相等的論斷，促使他們形成堿基互補配對的思想。結(jié)構(gòu)化學家JDonohue(多諾休)建議他們采用的酮基堿基構(gòu)則為實現(xiàn)氫鍵的堿基互補配對提供了物質(zhì)基礎。而堿基互補配對正是DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)中最濃重的一筆，蘊含了遺傳物質(zhì)對遺傳信息的儲存和復制的相關機制。此外，富蘭克林對沃森和克里克最初構(gòu)建的DNA分子模型進行了批評和建議“]。因此在DNA結(jié)構(gòu)研究的3個小組中，只有沃森和克里克真正專注于DNA結(jié)構(gòu)解析，將DNA的結(jié)構(gòu)與功能進行聯(lián)系思考問題。在此