沃深和克里克发表那篇论文

发现DNA双螺旋结构

DNA双螺旋的提出 主要成就是把物理学运用到生命科学中，并开启了分子生物学的新天地，可以说是分子生物学的奠基人。运用物理学中的晶体衍射技术，对DNA进行衍射，通过对比，判断DNA为双螺旋，此照片是沃森在实验室偷的，本来并不打算给他看，他偷看的。当时照出来的是A型DNA，不是我们通常认识的B型DNA，后来沃森克里克通过不断的组合，建立了DNA的双螺旋结构，并否定了有自己推出的磷酸为骨架，在内部起支撑作用，碱基在外排布的说法，再一次偶然的机会中提出了正确的模型，即核糖为骨架，碱基进行配对的模型。 在这个过程中，由于沃森克里克不是学化学的，所以对于碱基的化学结构并不了解，所以在模型建立过程中遭到化学家的耻笑，并且化学家都不愿意帮助他们，所以饶了圈子，最后才提出碱基配对。 另外，之所以大部分人都提不出双螺旋结构，是因为当时化学家思路不广，她们几乎没有人想到“核酸也是酸” 因此，沃森克里克威尔金斯他们的合作，是把物理学 生命科学 化学 结合到一起，从而成为分子生物学的奠基人。

被遗忘的英格兰玫瑰很多人都知道沃森和克里克发现DNA双螺旋结构的故事，更进一步，有人还可能知道他们与莫里斯·威尔金斯因此分享了1962年的诺贝尔生理学或医学奖。然而，有多少人记得罗莎琳德·富兰克林（Rosalind Franklin），以及她在这一历史性的发现中做出的贡献？富兰克林1920年生于伦敦，15岁就立志要当科学家，但父亲并不支持她这样做。她早年毕业于剑桥大学，专业是物理化学。1945年，当获得博士学位之后，她前往法国学习X射线衍射技术。她深受法国同事的喜爱，有人评价她“从来没有见到法语讲的这么好的外国人”。1951年，她回到英国，在伦敦大学国王学院取得了一个职位。在那时候，人们已经知道了脱氧核糖核酸（DNA）可能是遗传物质，但是对于DNA的结构，以及它如何在生命活动中发挥作用的机制还不甚了解。就在这时，富兰克林加入了研究DNA结构的行列——在相当不友善的环境下。她负责起实验室的DNA项目时，有好几个月没有人干活。同事威尔金斯不喜欢她进入自己的研究领域，但他在研究上却又离不开她。他把她看作搞技术的副手，她却认为自己与他地位同等，两人的私交恶劣到几乎不讲话。在那时的科学界，对女科学家的歧视处处存在，女性甚至不被准许在大学的高级休息室里用午餐。她们无形中被排除在科学家间的联系网络之外，而这种联系对了解新的研究动态、交换新理念、触发灵感极为重要。富兰克林在法国学习的X射线衍射技术在研究中派上了用场。X射线是波长非常短的电磁波。医生通常用它来透视，而物理学家用它来分析晶体的结构。当X射线穿过晶体之后，会形成衍射图样——一种特定的明暗交替的图形。不同的晶体产生不同的衍射图样，仔细分析这种图形人们就能知道组成晶体的原子是如何排列的。富兰克林精于此道，她成功的拍摄了DNA晶体的X射线衍射照片。 富兰克林拍摄的DNA晶体的X射线衍射照片，这张照片正是发现DNA结构的关键 此时，沃森和克里克也在剑桥大学进行DNA结构的研究，威尔金斯在富兰克林不知情的情况下给他们看了那张照片。根据照片，他们很快就领悟到了DNA的结构——现在已经成为了一个众所周知的事实——两条以磷酸为骨架的链相互缠绕形成了双螺旋结构，氢键把它们连结在一起。他们在1953年5月25日出版的英国《自然》杂志上报告了这一发现。这是生物学的一座里程碑，分子生物学时代的开端。当沃森等人的论文发表的时候，富兰克林已经离开了国王学院，威尔金斯似乎很庆幸这个不讨他喜欢的伙伴的离去。然而富兰克林的贡献是毋庸置疑的：她分辨出了DNA的两种构型，并成功的拍摄了它的X射线衍射照片。沃森和克里克未经她的许可使用了这张照片，但她不以为忤，反而为他们的发现感到高兴，还在《自然》杂志上发表了一篇证实DNA双螺旋结构的文章。这个故事的结局有些伤感。当1962年沃森、克里克和威尔金斯获得诺贝尔生理学或医学奖的时候，富兰克林已经在4年前因为卵巢癌而去世。按照惯例，诺贝尔奖不授予已经去世的人。此外，同一奖项至多只能由3个人分享，假如富兰克林活着，她会得奖吗？性别差异是否会成为公平竞争的障碍？后人为了这个永远不能有答案的问题进行过许多猜测与争论。与没有获得诺贝尔奖相比，富兰克林的早逝更加令人惋惜。她是一位才华横溢的女科学家，然而知道她和她的贡献的人寥寥无几。沃森在《双螺旋》（1968年出版）一书中甚至公开诋毁富兰克林的形象与功绩，歪曲她与威尔金斯之间的恩怨。许多关于双螺旋的书籍和文章根本不提及富兰克林，尽管克里克在很多年后承认“她离真相已经只有两步”。富兰克林始终相信人们对才能和专业水准的尊重会与性别无关，但她正是这倾斜的世界中女科学家命运的代表。如果她是男性则可能如何，这种假设固然没有意义，但性别的确一直是她在科研领域发挥才能的绊脚石，并使她的成就长时间得不到应有的认可。

克里克对生物学中的两个问题很感兴趣：一，分子如何从无生命的物质变成生物；二，大脑如何产生思想。他后来意识到他所受到的教育很适合成为一名生物物理学家。当时，克里克受到了很多来自一些著名物理学家，例如鲍林和薛定谔等人的影响。理论上，共价键可以将生物分子连接起来，成为基因的基础。但是实际上，生物学家们仍然需要知道到底是哪个分子使得整个结构具有生命。对于克里克来说，只要将达尔文从自然选择所创造出的进化论及孟德尔在基因方面所进行的研究一起汇集起来，就能获得生命的秘密。不过当他意识到自然地形成生命有多么困难时，他说：“一个诚实的人，不管知道多少，也只能说生命的起源几乎是一个奇迹，因为有多少条件需要具备啊！”总之他称自己为“强烈倾向于无神论的怀疑论者”。当时许多生物学家已经意识到，像蛋白质这样的高分子很有可能是基因的基础物质。但是，蛋白质只是结构性和功能性的高分子，并且很多又是酶。1940年代中，生物学家们已经开始发现另一种高分子：脱氧核糖核酸，这是染色体另一个重要的结构，有可能是基因的根源。奥斯瓦尔德·埃弗里及他的同事发现，细菌可以替基因添加DNA分子而造成基因表现型的不同。可是也有证据说明DNA和生物学家的目标无关；DNA可能只是给更重要的蛋白质分子提供基本的框架而已。正在这时，克里克在1949年参加了剑桥大学马克斯·佩鲁茨的研究小组，开始利用X射线来研究蛋白质结晶。此种研究，在理论上，提供了科学家很好的机会来彻底明白大型分子的结构，可是实际上又有太多的技术问题，使得利用X射线在当时并不适合研究分子结晶。 1951年，克里克与威廉斯·科克伦（William Cochran）及泛德（Vladimir Vand）一起推出了螺旋形分子的X射线衍射的数学理论。从这个数学理论得出的结果和认为含有α螺旋的蛋白质的X射线实验结果正好吻合。此结果在1952年的一期自然杂志里出版。螺旋体衍射理论对研究DNA的结构很有帮助。从1951年底开始，克里克开始与沃森一起在英国剑桥大学的卡文迪许实验室里工作。他们利用伦敦国王学院的科学家莫里斯·威尔金斯、雷蒙德·葛斯林及富兰克林等人的X射线衍射的实验结果，一起提出了DNA的螺旋形结构模型，并在1953年发表研究结果 。当沃森来到剑桥时，35岁的克里克仅是一名研究生，而23岁的沃森已经有了博士学位，可他们都对分子结构如何储存遗传信息的这个问题很感兴趣。他们不断地讨论着，认为他们有可能能猜到一个好的、可以解释这个问题的分子结构。1951年11月，威尔金斯与他的学生雷蒙德·葛斯林（Raymond Gosling）来到了剑桥大学，并且提供沃森和克里克一项非常重要的实验结果，那就是威尔金斯和他的同事亚历山大·斯托克斯（Alexander Stokes），最近从DNA的X射线衍射的实验结果意识到DNA的结构必定是螺旋形的。他们的实验结果和富兰克林后来的一堂课鼓励沃森和克里克继续研究螺旋形的分子结构，但是因为他们（特别是沃森）认为鲍林有可能会抢在他们前面发表研究结果，所以在匆忙中发布一个错误的模型。他们的积极性受到了一定的打击；几个月来，他们并没有在这方面做太多的研究。就在这时，富兰克林发现并指出了他们的错误－DNA里亲水的磷酸盐应该位在螺旋表面，而疏水的碱性部分应该位在螺旋内部；而在他们的模型中，磷酸盐位在螺旋的内部，显然是不正确的。克里克向威尔金斯描述了他们原本模型的错误，并请他与富兰克林继续帮助沃森和克里克研究DNA的分子结构。威尔金斯向他们提供了最新的、还没有发表的X射线衍射图像；富兰克林也在1952年向他们提供了她对这些图像所做的分析（这些分析后被包括在她交给伦敦国王大学的兰德尔的一份实验报告里)。这份信息进一步地巩固了他们对双螺旋、反平行的分子模型的信心。克里克在1952年初曾经让格里菲斯试着利用基本化学原理和量子力学计算一下不同的核苷酸之间的吸引力。格里菲斯的结果显示鸟嘌呤（G）与胞嘧啶（C）互相吸引，而腺嘌呤（A）与胸腺嘧啶（T）同样也是同一对。此时克里克并没有意识到此结果的重要性。1952年底，查戈夫来到英国与沃森和克里克见面，并告知他们他的新发现，也就是查戈夫法则（也称碱基当量规则）。这条法则内含两个比例：鸟嘌呤（G）与胞嘧啶（C）的比例为1：1，腺嘌呤（A）与胸腺嘧啶（T）的比例也为1：1，与格里菲斯的计算结果相同。沃森后来突然意识到，A:T这一对和C:G这一对的结构很相似，它们都一样长，且每一对里的两个分子都是由氢键连起来的。沃森及克里克在综合查戈夫等人的发现后完成DNA分子结构的研究。沃森及克里克在1953年4月25日首次在《自然杂志》公布研究结果。，卡文迪许实验室主任劳伦斯·布拉格爵士1953年5月14日于伦敦盖兹医学院进行演讲，里奇·考尔德在1953年5月15日于《伦敦新闻纪事报》发表一篇文章，描述该场演讲内容。《纽约时报》于隔天进行报道，探讨克里克的生平，文章标题为“沃森及DNA：创造一次科学革命”。剑桥大学在校生报纸《Varsity》也于1953年5月30日星期六发布短篇文章。1962年，沃森、克里克及威尔金斯因为DNA研究被授予诺贝尔医学奖 。 1954年，37岁的克里克完成博士论文：“X-射线晶体学：肽及蛋白质”，并获得博士学位。克里克然后在纽约科技大学的实验室工作，他在那里继续进行蛋白质X射线晶体学的分析研究，主要目标是核糖核酸酶与蛋白质生物合成机制。克里克在发现DNA双螺旋结构模型后，他将焦点迅速转向生物学结构所具有的意义。1953年，沃森和克里克于《自然杂志》发表另一篇文章：“它似乎可能是携带遗传资讯代码的基础程序”。1956年，克里克与沃森推测出小病毒的内部结构，认为球形病毒是由60个相同亚基所组成，例如番茄丛生矮化病毒。他在纽约短暂工作后，克里克又回到剑桥大学，直到1976年为止。克里克在这段期间搬到加州定居。克里克与亚历山大合作，使用X射线衍射来进行研究，例如胶原蛋白结构。俄罗斯科学家乔治·伽莫夫组织一群科学家，针对RNA进行研究。克里克清楚的意识到，必须有一个短序列的核苷酸代码来指定一个特定的氨基酸在新蛋白质中形成。1956年，克里克为伽莫夫的RNA研究小组撰写一篇有关的遗传密码问题的论文。克里克在这篇文章中，提出蛋白质是由大约20个氨基酸所合成的证据。在1950年代中期至后期之间，克里克持续研究蛋白质的合成。到了1958年，克里克已经可以列出所有的蛋白质合成过程中的关键程序。佛朗西斯·克里克于1958年提出分子生物学中心法则，并于1970年在《自然杂志》中重申： 分子生物学的中心法则旨在详细说明连串信息的逐字传送，它指出遗传信息不能由蛋白质转移到蛋白质或核酸之中。DNA → RNA → 蛋白质