 《三思科学》电子杂志
2004年第4期
2004年11月1日
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怀念弗朗西斯·克里克
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Nature:克里克非凡的雄心
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[卢昌海]Wormhole:遥远的天梯
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弗朗西斯·克里克: 发现生命的秘密
石青
当地时间7月28日深夜,弗朗西斯·克里克在与结肠癌进行了长时间的搏斗之后,在加州圣地亚哥的桑顿医院里逝世,享年88岁。
2003年4月,全世界都在庆祝科学史上的一个个标志性的事件。皇家学会、医学研究理事会和《自然》杂志在伦敦举行了一场盛大的庆祝活动。但是故事的主角之一——弗朗西斯·克里克——却没有出场。他的身体已经虚弱到不能让他在参加这样的公开活动了,但是这并不会影响到人们记住他对20世纪生物学最大的贡献之一:和美国生物学家詹姆斯·沃森一起发现了遗传物质DNA(脱氧核糖核酸)的双螺旋结构。
 在生命的旋梯上 | |
今天,即使是高中生也大致知道生命代代相传的奥秘,而这个奥秘的中心便是DNA——由两条链相互缠绕构成的分子,两条链的中间是代表遗传信息的碱基。我们人类从祖先那里继承着大约30亿对碱基。但是在半个多世纪以前,这样简单而优雅的事实仍然是困扰众多科学家的一个谜。虽然那时候人们已经知道了DNA是遗传物质,但是并不清楚DNA的三维结构以及它如何复制遗传信息。1951年10月,35岁的剑桥大学博士生克里克遇到了来自美国的年轻生物学家沃森。他们那时候可能没有预料到,两年之后的一项发现会如何改变他们的一生。
克里克于1916年6月8日在英格兰的北汉普敦郡的一个鞋厂主的家庭出生。他在伦敦大学学院(University College)学习物理学,1937年获得理学学士学位。如果第二次世界大战没有发生,也许他永远都不会接触DNA的研究。1939年,他中断博士学位研究,加入军方的研究部门,研究设计磁性和音响水雷。
大战结束之后,军方想继续让克里克留在军事领域,但是克里克决定继续他的科学生涯。1947年,他前往剑桥大学学习生物学。这个表面上和他的知识大相径庭的领域正在孕育一场变革。生命是什么?克里克在1946年阅读了奥地利物理学家薛定谔的《生命是什么》一书。这本书激发了克里克研究生命的物理学本质的兴趣。
1951年,克里克在布拉格爵士(Sir W. L. Bragg)主持的卡文迪什实验室攻读博士学位,他的研究目标是血红蛋白的结构。就是在这一年,他遇到了时年23岁的沃森。沃森在他的《双螺旋》一书中,把克里克描述成一个不谦虚而吵闹的人,他的音量常常让布拉格爵士退避三舍——这可不太符合英国人的传统形象(后来克里克对沃森的这番描述颇感不满,认为沃森不应该把这些私人的生活细节公开)。但是吸引沃森的并非克里克不拘小节的风格,而是他们对DNA的共同兴趣。
 50年代的克里克与沃森 | |
早在1944年,生物学家就发现了DNA是遗传物质。随之而来的问题——弄清DNA的结构以及它如何控制生命的运作——吸引着许多科学家,这其中包括金氏学院的威尔金斯、富兰克林、大西洋彼岸加州理工学院的鲍林。当然,还有沃森和克里克。
在英国,研究这个问题的科学家是伦敦金氏学院的威尔金斯和富兰克林。沃森和克里克的闯入,看起来似乎不太符合英国的礼仪——当时英国人认为,当某人进行一项研究的时候,别的科学家插手是不太恰当的。
解决DNA结构的关键之一来自富兰克林拍摄的DNA晶体X射线照片。在这张照片的帮助下,沃森和克里克建立了关于DNA结构的一个螺旋模型。布拉格对两人的这种行为有点恼火,他告诉克里克不要再研究DNA了。但是很快布拉格就转变了看法,因为卡文迪什实验室的对手——加州理工的鲍林也在研究DNA结构。布拉格觉得机会难得,便解除了给沃森和克里克的禁令(威尔金斯当时并不太介意他们两人插手研究工作)。
 奥黛尔画的DNA | |
后面的故事就令人熟悉了:1953年2月28日,克里克和沃森在剑桥附近的“老鹰”酒吧向大家宣布了他们的发现(不过当时的其他人是否听懂他们在说什么,就无从考证了)。两个月之后,《自然》杂志发表了他们的论文《核酸的分子结构》。在这篇900多字(大约1页)的论文中,沃森和克里克描述了一种拥有“全新特征”的DNA结构模型。威尔金斯和富兰克林也在同一期发表了相关内容的论文。
克里克的妻子奥黛尔为论文绘制了插图——看上去就像两条相互盘旋的纸带,中间被火柴杆连接着。尽管这已经反映出了DNA结构的实质,它还是显得十分粗糙。于是,在接下来的几个月时间里,克里克和沃森又发表了三篇论文,详细论述DNA的结构。不过,科学上的重大发现当初却不一定是大事件。直到1950年代末,对于DNA的研究才逐渐加速。
1962年,克里克、沃森和威尔金斯因为对DNA结构的研究获得了诺贝尔生理学或医学奖。而对DNA结构有贡献的另一个人——富兰克林在此之前就已经去世了(如果她还活着,诺贝尔奖委员会将做出什么样的决定呢?)。1973年,在庆祝DNA结构发现20周年的时候,克里克在《分子生物学》杂志上回忆说,“与其相信沃森和克里克造就了DNA结构,倒不如说DNA结构造就了沃森和克里克。”毕竟,当时沃森不过是一个初出茅庐的生物学家,而克里克甚至还没有拿到博士学位。
就在DNA结构发现的同一年,克里克完成了关于血红蛋白的博士论文。他与DNA的关系也没有就此中止。DNA的结构已经确定了,那么它如何控制生命的运作呢?1957年,克里克提出了著名的“中心法则”——一个基因(一小段DNA)上的每3个碱基代表1个氨基酸;DNA把信息传递给RNA,然后RNA按照碱基的排列顺序把一个个氨基酸连接起来,从而制造出蛋白质。DNA正是通过制造特定蛋白质的方法控制着生命的运作。
 弗朗西斯·克里克 | |
1977年,克里克离开了剑桥,前往加州圣地亚哥的索尔克研究院担任教授(他曾经的搭档沃森已经是美国冷泉港实验室的主任了)。在那里,克里克离开了分子生物学领域,把自己的研究方向转向了另一个“生命是什么”的问题:我们——作为一大团原子的集合,是如何产生意识的?克里克撰写了许多这方面的论文,并且在1994年出版了《惊人的假说》一书。
2004年7月28日深夜,弗朗西斯·克里克在与结肠癌进行了长时间的搏斗之后,在加州圣地亚哥的桑顿医院里逝世,享年88岁。半个世纪以前他与沃森发现的生命的秘密,让生物学成为了发展速度最快的学科之一,几乎改变了所有人的生活。 
编辑后记:2004年10月5日,威尔金斯去世。与双螺旋有关的4人,已只剩沃森一人。
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