門外漢為什麼能破解生物學上最大奧祕?

你好,這裡是韓焱精選。

今天,我想推薦給你的這本書,是“DNA之父”、諾貝爾獎得主詹姆斯·沃森的里程碑式的著作《雙螺旋》。


門外漢為什麼能破解生物學上最大奧秘?

《雙螺旋》

這本書最早出版於1968年,當時只是一本薄薄的小冊子,沒有豐富的插圖和註釋。但即使這樣,它一出版就引起了科學界巨大的關注和爭議。


在2012年,美國冷泉港實驗室補充了大量照片和當時的信件,在原文的基礎上加上了註解,形成了現在的插圖註釋本,使整本書變得更加豐滿和立體。

可以說,《雙螺旋》這本書,既不是典型的自傳,也不是字斟句酌的科學著作,它的語言靈動跳躍,甚至頗有偵探小說的味道。


在書裡,作者把DNA雙螺旋結構發現歷程娓娓道來,既有著好萊塢式的戲劇張力,又保持了這段經歷的真實性。

今天,我想為你分享的就是DNA雙螺旋結構激動人心的發現歷程。


1、走上生命科學道路

1928年4月,沃森出生在美國芝加哥一個普通的中產階級家庭。當時沒人能夠想到,這個孩子未來會揭開DNA的結構之謎,從而改變了遺傳學乃至整個生命科學的面貌。

童年時期的沃森並沒有顯示出什麼過人之處,和大多數學生一樣,每天按部就班地完成學業。在父親的影響下,沃森對“鳥類學”十分感興趣,所以後來進入了芝加哥大學學習動物學。


1946年,就在沃森面臨畢業後的職業選擇的時候,他接觸到了一本改變無數科學家職業軌跡的傳奇著作,那就是物理學家薛定諤的《生命是什麼》。沃森一方面受到薛定諤的影響,另一方面受到美國遺傳學家穆勒的激勵,所以決定放棄鳥類學,從事遺傳學研究。

當時的沃森,充滿了夢想和雄心。他首先惡補了穆勒在遺傳學方面的研究,並且從芝加哥大學畢業後,考入了穆勒所在的印第安納大學,打算沿著穆勒的腳步登頂科學巔峰。在研究生期間,沃森不但掌握了經典遺傳學理論,還學習了剛出現不久的病毒遺傳學,甚至關注起了DNA領域。

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在當時,就有科學家發現,DNA是一種生物大分子,它可以攜帶遺傳信息,包含了“生命的密碼”。可是,DNA到底是怎樣攜帶和傳遞遺傳信息,最終實現生物間的遺傳?卻成了當時困擾生物學家的世紀難題。

沃森雖然對DNA的研究非常感興趣,但是卻對如何開展研究毫無頭緒。一年後,一項重大的突破給沃森帶來了啟發。1951年5月,在意大利那不勒斯舉行的學術會議上,英國晶體學家威爾金斯,展示了採用X-射線晶體衍射技術,研究DNA結構的最新進展,沃森被這些結果深深地吸引了。當時他感到非常亢奮,意識到自己可能已經找到解開DNA之謎的鑰匙。


2、找到解開謎題的鑰匙

不久之後,他結識了物理學家弗朗西斯·克里克,兩人成為了親密的戰友,決定一起探索,揭開DNA的結構之謎。

在他們研究的前期,可以說是遇到了各種各樣的困難,研究很難推進。最大的問題是缺乏資助。在1953年初,出現了重大轉機,沃森在第一時間拿到了晶體學家富蘭克林最新採集到的清晰的DNA X-射線衍射圖,經過一番解析,他確定了DNA就是一種雙螺旋分子。

就在這一年,年僅25歲的沃森和克里克,在《自然》雜誌上聯合發表了一篇題為《核酸的分子結構》的論文。


這篇論文只有1100字和一張圖片,沒有任何實驗數據,但卻在科學界激起了巨大的迴響。這篇史上最短小精悍的論文提出了一個大膽的假設:DNA是雙螺旋結構,形狀像一個長長的、輕微扭曲的梯子。在後來的研究中,沃森和克里克又進一步找到了DNA自我複製的生化機制。

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可以說,雙螺旋結構的發現開啟了分子生物學的新時代,不僅把生命科學研究從宏觀水平過渡到了分子層面,還推動了隨後半個多世紀生命科學的迅猛發展。在這個理論的基礎上發明的各種生物技術,給人類帶來了巨大的影響。直到現在,它仍然是生命科學研究的基礎。


3、人類最高智慧的代表

作為人類最高智慧的代表作,大大小小的DNA雙螺旋模型矗立在世界各地的學校、科技館和公園裡。正是因為它劃時代的意義,所以和相對論、量子力學一起被譽為20世紀最重要三大科學發現。沃森、克里克也因為卓越的貢獻,被聯合授予了諾貝爾生理學或醫學獎。

其實,在沃森和克里克之前,就有一大批頂尖的科學家涉足過這個領域了,比如兩屆諾獎得主鮑林和專注於X射線衍射的威爾金斯實驗室,都試圖破譯過DNA的結構,但最後都失敗了。

不得不說,沃森和克里克的成功,離不開他們敏銳的洞察力和想象力,只靠著X射線穿透DNA晶體後在膠片上留下的黑色印記,就用手工製作的硬紙板和鐵絲搭建出了相互纏繞的DNA雙螺旋模型,可以說這是科學史上的奇蹟。也有許多人認為,沃森和克里克的成功有太多“偶然”因素,但他們對DNA結構的執著、敏銳的信息捕捉能力和深邃的科學洞察力,才是最終把一系列的“偶然”變成必然的重要因素。

可以說,《雙螺旋》這本書記錄了一段想象力在自然科學中大放光彩的歷史,為讀者揭示了一個神奇而又平凡的世界。


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韓焱精選,明天見!

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