《大众科学》杂志1963年5月号刊登了华莱士·克劳德的《DNA:生命信号的传递者》,下文节选自该文。弗朗西斯·克里克和詹姆斯·沃森首次描述DNA双螺旋结构是在1953年4月25日。——编辑
去年12月,一位美国生物学家和两位英国物理学家因一项10年前的发现而获得正式认可,并获得了诺贝尔奖——这项发现引发了生物学领域的一系列连锁反应。
他们确定了一种分子的结构,这种分子能够解答科学家们一个多世纪以来一直在追问的问题:
• 心肌“如何知道”如何跳动?
• 脑细胞“如何知道”如何在思考和感觉中发挥作用?
• 身体的细胞“如何知道”如何生长、繁殖、愈合伤口、抵抗疾病?
• 传染性细菌“如何知道”引起哪些疾病?
• 大多数生物最初的单受精卵细胞“如何知道”如何发育成植物、动物、人类?
• 如果一个这样的细胞要分裂并形成一个人,它“如何知道”如何孕育出一个潜在的爱因斯坦或玛丽莲·梦露?
基因的构成物质
对于一个分子来说,这似乎要求很高——即使它有一个拗口的名字,比如脱氧核糖核酸(更通俗的说法是DNA)。但科学事实是,DNA就是基因的构成物质。DNA分子提供了指导所有生命体(少数病毒除外)生命过程的基本指令。DNA分子包含着一种化学密码——生命的密码——中的信息。
DNA结构发现的影响被称为“其潜在意义远大于原子弹或氢弹的革命”。诺贝尔基金会主席阿尔内·蒂塞利乌斯教授说,它“将导致操纵生命、创造新疾病、控制思想、影响遗传——甚至可能在某些期望的方向上——的方法。”
在我位于哈佛的实验室里,我向诺贝尔奖三人组中的美国成员詹姆斯·D·沃森博士询问了这些推测。那时离他飞往斯德哥尔摩与剑桥大学的弗朗西斯·H·C·克里克博士和伦敦国王学院的莫里斯·H·F·威尔金斯博士一起领奖还有几周时间。
DNA结构结构的发现,与导致原子弹的原子结构结构的揭示同样重要。
这位34岁、少年气的诺贝尔奖得主(他在25岁时在英国完成了获奖研究,15岁上大学,在此之前还是电视智力竞赛节目的儿童明星)拒绝认可关于DNA研究未来的更夸张的预测。他说:“忙于研究的普通科学家向前看,最多看一小时到两年,不能再多了。”
他承认,DNA结构结构的发现与导致原子弹的原子结构结构的揭示同样重要,并补充道:“它将缓慢地对医学产生非常深远的影响。医生将停止做愚蠢的事情。我们对DNA的了解不会治愈疾病,但它给你提供了一种新的方法——告诉你如何看待疾病。”
沃森博士接着解释了他和他的同事们在1953年那段充满灵感的脑力激荡的日子里,在英国究竟发现了什么,以及他们是如何做到的。
他说,这项发现并非来自一整个研究所的技术人员,而是四位头脑的产物:他和克里克负责理论工作,解读了威尔金斯拍摄的神秘X射线衍射照片。威尔金斯有一位同事,一位名叫罗莎琳德·富兰克林博士的英国女科学家。她于1958年去世。沃森博士说,她“本应分享”诺贝尔奖。
拾起线索
DNA并非一种新发现的物质。它早在1869年就被分离出来,到了1944年,遗传学家们确信它就是基因的构成物质——染色体中遗传信息储存的位置。然后,他们开始问:“它是如何工作的?”这就是沃森和他的诺贝尔奖得主们回答的问题。
他们知道DNA是人类已知的“巨型分子”中最复杂的分子之一。
他们知道DNA是人类已知的“巨型分子”中最复杂的分子之一。它被认为具有长链状结构,由重复的原子基团组成,侧基团以规则的间隔伸出。
DNA分子的形状很重要。在细胞中,许多较大的分子像机器零件一样协同工作,它们的机械性能和化学活性同样重要。然而,即使是电子显微镜(可以通过它看到一些最大的巨型分子)也只能将DNA显示为一条线,而没有细节。一种“观察”分子内部结构的方法是通过化学处理将其分解成小分子。在DNA的情况下,其组成部分——六种亚分子单位——已经被确定。现在需要弄清楚这些拼图碎片是如何组合在一起的。
《大众科学》1963年5月号全文,敬请阅读。