分子生物学桂冠被无名小辈摘取

1. 分子生物学桂冠被无名小辈摘取

向20世纪生物学高峰发起冲击的年轻人

沃森和克里克，前者是美国生物学家，后者是英国生物物理学家。他们因提出脱氧核糖核酸（DNA）的双螺旋结构而获得1962年诺贝尔生理学及医学奖。他们的获奖标志着这两位无名小辈以极短的时间跃上了20世纪的科学宝座，摘取了“分子生物学”的桂冠，领略了半个世纪的风骚。

1953年4月25日，当时年仅25岁的沃森和37岁的克里克在英国《自然》杂志上发表了《DNA双螺旋》一文，这一成果导致了原本独立的信息学派和结构学派的联姻，其后代就是“分子生物学”。如今，我们已看到这一事件构成了20世纪生命科学中最辉煌的一页。随着沃森和克里克的论文被人们所熟知，绝大多数对遗传机制感兴趣的生物学家意识到，可以用诸如携带信息的分子之类的术语研究遗传机制。

沃森和克里克借助于DNA双螺旋结构的发现开创了分子生物学的新纪元，并在此后的数年成为该学科的带头人，同时他们又为建立分子生物学中心法则作出了重要贡献。

DNA双螺旋结构的发现宣告了分子生物学的诞生

50年代世界上有三个科学研究小组正在进行有关DNA生物大分子的分析，他们分属于不同的学派，互相展开了激烈的竞争。结构学派主要以伦敦皇家学院的威尔金斯和富兰克林为代表，生物化学学派则以美国加州理工学院的鲍林为代表，而信息学派则以剑桥的沃森和克里克为代表。无论威尔金斯、富兰克林，还是鲍林，当时都已是学有成就的学者了，沃森、克里克不占任何优势，然而他们后来居上，在18个月时间内创造了DNA大分子的双螺旋模型，完成了20世纪生物学中伟大的发现。

40年代中期，人们当时对遗传信息的载体到底是DNA还是蛋白质争论不休，然而沃森和克里克在众说纷纭中力排众议，认为DNA可能是遗传信息载体，力图弄清DNA的化学结构来说明其遗传功能，不能不说明他们的远见卓识，以及学科交叉的好处。沃森是生物学家，克里克是物理学家，两者的结合，使他们能从多方位、广角度来审度科学进展中的关键问题，这样就使他们在战略上高人一筹，所向披靡。

沃森和克里克采百家之长，经过反复探索和潜心研究，终于成功地建立了DNA分子双螺旋结构模型。这个DNA双螺旋结构模型的要点如下：整个模型活像一个向右螺旋上升的楼梯，梯子两边的“扶手”是用磷酸和脱氧核糖间相连接而成，中间的“踏脚”是分别垂直糖分子上的两个碱基，碱基间由弱化学键——氢键相连。DNA实际上由两条多核苷酸单链组成，这两条单链原子排列方向相反，一个DNA分子由十个碱基组成。

图7-1　DNA螺旋

沃森、克里克DNA模型的公布，立即给世界各国科学家带来强烈的震惊。从学科发展的角度看，他们把历史上独立研究的信息学派、结构学派和生化学派对生物遗传的研究统一起来，推向前进，建立了不可磨灭的伟业。正是他们完成了历史的、学科的统一，创建了DNA双螺旋结构，从而宣告了20世纪一门崭新学科——分子生物学的诞生。

分子转换器假说与中心法则的提出

在得出DNA结构之前，沃森就对DNA到蛋白质的路线作出了预测“DNA→RNA→蛋白质”。这个预测中的箭头“并不意味着化学的转换，而是表示在DNA分子的核苷酸顺序中的遗传信息是怎样传递到蛋白质中的氨基酸顺序上的”。经过进一步的研究，克里克后来对这种分子转换器提出了进一步的推测，分析了它所具有的若干特点。以后的研究和发现完全证实了克里克的预言，特别是tRNA的发现以及对它的序列分析，说明tRNA就是克里克当初所预言的分子转换器。我们看到一个真正掌握了科学发展命脉的科学家，他的眼光有多么远大，他的思路有多么准确，他指挥着科学的航船沿着正确的航道乘风破浪前进。

DNA结构提出后，如何在分子水平上阐明孟德尔和摩尔根的遗传规律呢？虽然沃森早就提出了DNA→RNA→蛋白质的路线，但缺乏深入分析。1958年克里克抓住细胞的三条关键生产线：复制、转录和翻译以及三条生产线的产品：DNA、RNA和蛋白质，力图全面阐述这个问题，提出了遗传信息的中心法则。后经过修改和补充，使中心法则作为基本法则仍然闪耀着智慧的光芒。

沃森、克里克将他们的一生献给了20世纪的分子生物学。由他们两个小人物掀起的狂澜，席卷了全球，带动了一系列的学科发展，促进了“生物世纪”的到来，其意义和深远影响将跨越若干世纪，成为人类科学、文化的宝贵财富。