,善借他山之石,終於有了殊勛,被後人尊稱為“分子生物學之父”。
DNA就是遺傳物質,那麼它是一個什麼樣的結構,怎樣實現遺傳的呢?這個生物學中的大難題卻又是一個物理學家首先來做答案。讀者還記得,1900年這個年頭髮生了兩件事,一是孟德爾遺傳學說被重新發現,二是普朗克創立能量子概念。想不到四十多年後這兩條各不相幹的河卻流到了一起。1944年,量子力學家薛定諤(1887~1961年)寫了一本研究生物學的書《生命是什麼》。他指出,遺傳物質可能是由基本粒子連接起來的非周期結晶。它就像電報中的電碼,通過“·”和”——“組合成一種密碼,這種生命的密碼被複製,傳給後代,這就是遺傳。真是無獨有偶,薛定諤這本書和玻爾的那篇演講同樣出手不凡,很快成為名著廣為流傳。
在為這本書所激動的許多讀者中,有一位青年物理學家叫克裡克(1916~2004年),他本畢業於倫敦大學,曾專攻物理,但看到薛定諤的書後就如德爾布呂克一樣決心轉攻生物,便來到劍橋的卡文迪許實驗室。這時克裡克又遇到了從美國來的華特生(1928~),他本是學動物學的,也是受到薛定諤那本小冊子的影響來探索遺傳之謎。於是,兩人合兵一處,開始探求DNA的結構。
話說當時一起向DNA這個神秘王國進軍的共有三支人馬:
這第一支人馬是倫敦大學威爾金斯領導的一個小組。他也是用物理辦法,請X射線來幫忙。因為DNA是生物高分子,普通光學顯微鏡根本看不到它的結構。X射線波長很短,穿過DNA分子時,射線打在分子的不同位置,造成在一些方向上加強,在另一些方向上減弱,這叫“衍射”。分析這種衍射圖樣,就可以確定原子間的距離和排列,這樣就可以弄清它的分子結構。威爾金斯就用這種辦法拍到了一張DNA晶體結構的照片,這上麵是一片雲狀的圈圈點點,他不敢立即下結論,隻猜想DNA的結構大概是螺旋形的。
這第二支人馬是美國的結構化學權威鮑林(1901~1994年)領導的小組。1951年夏天,他先用X射線探測蛋白質的結構,順利地得出阿爾法螺旋模型,眼看離探清DNA的結構也隻有一步之遙了。
這第三支人馬就是半路出家的華特生和克裡克了。論實驗條件是威爾金斯實驗室最好,論知識底子是鮑林最雄厚,但是論年齡卻是華特生和克裡克最年輕,思想也最少保守。
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卻說這兩個年輕人日夜苦幹,決心打破這三軍鼎立的局麵,首先奪魁。也是該他們得勝,機會終於到來。1951年5月,華特生在一個科學會議上遇見了威爾金斯,威爾金斯身邊正帶著幾張DNA的X光衍射照片。華特生驚喜異常,立即要了一張。威爾金斯倒不保守,向他誠懇地談了自己的猜想。
再說華特生得了這張照片,回到卡文迪許實驗室立即喊克裡克快來,兩人伏在案頭好一陣切磋。DNA的結構是螺旋形,看來確定無疑了。這時,華特生拿起一個放大鏡仔細掃視圖畫,突然他把目光停在一個十字狀的地方說道:“這地方有個交叉,我看這種螺旋很可能是雙層的,就像一個扶梯,旋轉而上,兩邊各有一個扶手。”
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“對,很有道理。根據我們掌握的資料,威爾金斯小組的弗蘭克林也認為它是一種雙鏈同軸排列,現在看來這個問題就隻差一層窗戶紙沒有捅破了。到底在這個雙螺旋體裡T、C、A、G這四種物質怎樣組合排列,弄清這個也就弄清了DNA的模型。”克裡克也感到很興奮。
“看來我們現在的主攻方向就是要立即製出一個DNA模型,有了這個模型才能說清遺傳機理。”
他們找來金屬絞合線,又參考了弗蘭克林測得的數據,兩人在實驗室的車間裡做成又拆掉,拆了又重做,這樣連續十幾個月,總是找不到一個理想的模式。這天他們正在實驗室裡累得汗流滿麵,突然助手推門進來說:“有了一個新方案。”
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