03-周光召-发展学科交叉促进原始创新——纪念DNA双螺旋结构发现50周年.pdf

纪 念 D NA双 螺 旋 结构 发 现 5 O周 年 编者按1 9 5 3年 4月 、 5月 ， N a t u r e杂志发表 了四篇关于核酸分子结构的论文 ， 标 志着 D N A双螺旋结构的发现 这 一 发现开启 了分子生物学的新时代 ， 开创了现代遗传工程 ， 对人类和社会产生了深刻的影 响， 被誉为 2 0世纪 自然 科学最重要的三大发现之一 该发现也是物理学家 、 生物学家 和化学家合作的结果 ， 成为学科交叉与合作的典范 在论文发表 5 O周年之际， 本刊特献上纪念专题以飨读者 ， 期盼见仁见智 ， 对大家有所启迪 发 展 学 科 交 叉 促 进 原 始 创 新 水 纪念 D N A双螺 旋 结 构发 现 5 O周 年 周 光 召 ( 中 国科 学技 术协 会北京 o o s 6 3 ) 在过去几 年中 ， 大 家都 非 常关 心 中 国科学 的发 展 ， 希望 中国科 学能够很快 出现重 大的原始创新 但 是 ， 过 去确实有很 多条件不具备 ， 比如说 我们的科研 经费长期 只有 G DP的千 分 之五 经过 大 家 的努 力 ， 特别是上一 任政府 非 常关 心科 技 的发 展 ， 现在 已经 把科研 经费提到 GD P的 l 但是 ， 跟美 国相 比还 差 很远 ， 所 以还要继 续 努 力来增 加 科研 经 费 我想 ， 随 着经济 的发展 ， 我们 的政府 也会给予更 多的支持 但 是要达 到美 国那样 的科 研 经 费强度 ， 可 能需要 很 长 时间 我做 了一 些调查 ， 是 不是世 界 上重大 的科 技创 新都是在 投 资 强 度很 高 的条 件 下 产 生 的?结 果 发 现 ， 2 0世 纪 自然科 学 最 重 要 的 三 个 发 现 ： 相 对论 、 量子力学 和 D N A双 螺旋结构 ， 都是在物 质条件 不是 太好 的情 况下产生 的 相对论 不去说 ， 爱 因斯坦是 个特殊 的天才 ， 不好 比较 但是爱 因斯坦发 现狭 义相对论 时 ， 找 工作 都非 常困难 ， 他是 在专利局做 职员时 ， 业 余发现 了狭 义相 对论 量 子力学 是 在 1 9 2 5年 的德 国发 现 的 1 9 1 8年 第 一次世界 大战 ， 德 国战败 ， 要 做经 济赔 偿 ， 1 9 2 5年 的德 国生活肯定 很 困难 D N A是 1 9 5 3年 在英 国发 现 的 ， 也 是 在第 二 次 世界大 战之后 美 国是 当时惟 一没 有 受 到战争 影 响 的大 国 而且 由于 战 争 关 系 ， 使 得 美 国非 常 重视 科 学 所 以在二战 以后 ， 美 国大量 投钱 来发 展科 学 而 英 国的实 验室和科 学 家 当时处 在很 困难 的境地 ， 尽 管如此 ， 他们还是 发现 了 DN A双螺旋 结构 我得 出一个结论 ， 投 资是 很重要 的 ， 是一个必要 条件 ， 但是绝对 不是一个充 分条件 ， 不是说在投资 不 3 2卷 ( 2 0 0 3年 ) l l 期 够 的情 况下就不能 做 出世 界 最高水 平 、 最 重要 的成 果 所 以我们 必须要研究 ， 为什 么他们在这样 困难 的 情 况下能做 出世 界最 重要 的科技 成果 ， 这是 值得 我 们 今天深思 的 今年是 DN A双螺 旋 结构 发 现 5 0周 年 ， 借此 机 会 ， 讲 一些其 中的故 事 ， 看我们能不能 从故事里得 到 一 些启 发 在 我们物质条件还 不如美 国的情 况下 ， 要 创造什 么样 的条件 ， 主要是人 文精神方 面的条件 ， 才 能使中国的科学更快发展 这是我今天讲话的 目的 D N A双螺旋结 构这一 2 o世 纪 生物 学最 重要 的 发现 阐明了生物遗传物质的结构 ， 开辟 了分子生物学 的新学科领域， 为人类从分子水平认识生命过程的发 生 、 遗传、 发育、 衰老、 进化 ， 以及生命体 内部细胞和器 官的结构、 功能和运行模式奠定了坚实的基础 DN A及其 由 R N A 转 录 、 翻译 为 蛋 白质 的 中心 法则 的发 现 ， 以及 随后发 明的基 因重组和克隆 技术 ， 使人类获得崭新的干预生物进化和优化生物功能的 途经 ， 为农 业 、 林业 、 医疗 、 环 保 、 化学 、 材料 、 信 息 和 能源 工业 提供 了新 的发展途径 比如 品质 优 良、 抗逆 性强 的转基 因动植 物 和克 隆 生物 ； 改 变结 构 提高 功 能的蛋 白质 ； 用于 医疗检测 和环保监测 的生物芯 片 ； 高疗效个性化的基因治疗药物 ； 克隆器官； 生产化学 工业 原料 、 有机材料 和 可再 生能 源 的转基 因生 物 工 厂； D N A计算机 ； 用于控制和消除环境污染的转基 因微生物等 1 学科 交叉产 生的重大科研成果 对 DN A双螺旋 结 构 的发 现 做 出重 大 贡献 的科 经作者和 科学 杂志社同意， 转载 自“ 科学 ， 2 0 0 3 ， 5 5 ( 3 ) ： 3 ” 7 0 7 维普资讯 纪 念 D N A双螺旋结构发现 5 O周年 学家有 克里 克 ( C r i c k F ) 、 沃森 ( Wa t s o n J ) 、 威尔金斯 ( w i n s M) 和富兰克林 (F r a n k l i n R) 四位 ， 此外泡 令( P a u l i n g L ) 参与了竞争 ， 多诺霍( D o n o h u e J ) 也提 供了重要的参考意见 由于富兰克林过早去世， 1 9 6 2 年 ， 诺 贝尔生理和 医学 奖只授给 了克 里克 、 沃森 和威 尔金斯 发现 D N A双螺旋结构的这四位科学家中， 沃森 毕业 于生物专业 ， 克 里克 和威 尔金 斯毕 业 于物 理专 业 ， 而富兰克林则毕 业于化学专业 他们 具有不 同的 知识背景， 在同一时间都致力于研究遗传物质的分 子结构， 在又合作又竞争， 充满学术交流和争论的环 境 中， 发挥了各 自专业的特长 ， 为双螺旋结构的发现 做 出了各 自的贡献 这 是科 学 史上 由学 科交 叉 产生 的重大科研 成果 自然科学 的重 大科 学发现过程 不仅是科学 家以 严谨 的科学态度 、 严格 的科 学方法 、 敏锐 的思维 和观 察 对 自然现象 和规律 进行 的探 索 ， 还 表现 出科 学 家 的个性 、 爱好 ， 以及观点 在竞 争与合作 中形 成的学术 思想上的融合 、 碰撞和冲突 ， 也反映出社会和学术群 体的评价给予的鼓励 、 包容和压力 所以我们不仅应 当从 自然科学本 身 的规 律 出 发去 了解 这一 过程 ， 而 且应 当从 人文 和社 会 的角 度去 研究 这 一过 程 ， 创 造 促进创新的条件和环境 研究 D N A双螺旋结构这一 重大发现产 生 的背 景 、 环境 和 条 件 ， 吸取 有 益 的经 验 ， 采取相应 的措施 ， 对改 进我 国基础研究 的环境和 氛围， 促进我国科技创新有重大的现实意义 2 D N A双螺旋结构发现的背景 绚丽多彩的生物世界是如何产生的?成千上万 种 不同形状 和习性 的生物 之间有什 么关 系?这 是 自 古 以来人们 一直追寻 的问题 达 尔文 在 1 8 5 9年发表 的 物种的起源 一书提出生物进化学说， 不同物种 有共同的祖先， 通过遗传变异 、 生存竞争和适应选择 逐 步发展演化而来 所 以遗传 在 我们 的生 命世 界 中 起 了非 常重要 的作 用 ， 历史 上不断有人提 出过 ， 而 达 尔文系统地提 出了这一学说 遗传机制一直是生物学家关注的重大课题 在 达尔文提 出进 化论 后 不 久 ， 1 8 6 5年 ， 孟 德 尔通 过 豌 豆子代性状 显示 的规律 ， 首 先 发现 了 由父母 向子代 遗传 ， 并且能够一代一代遗传下去的， 今天叫做基因 的遗传信息单位 但他的工作在相 当长的时间内未 受到足够 的重视 ， 所 写 的文章 不 为人 所 知 过 了 3 O 多年 以后 ， 他 的结论又被其 他几位科学 家重新发现 ， 这就说 明科学 传播 不 够 的时候 ， 科学 的成果 就不 能 7 O B 起 到它应有 的作用 ， 至 少使 得 生物 学 的进 展 推迟 了 几十年 1 8 6 9年科学 家迈斯切 ( Me i s c h e r F) 从 鱼 的精子 细胞 核 中分 离 出 D N A分 子 ； 1 8 8 2年弗 莱 明 ( F l e m m i n g w) 在火晰赐幼虫体内发现染色体 ； 1 9 1 4年富 尔根 ( F e u l g e n R) 发现 D N A可 以染 色 1 9 1 0年 ， 美 国科 学 家摩 尔 根 ( Mo r g an T H) 研 究 果蝇 的遗传 规律 时发现 ， 遗传 信息位 于染 色体上 染 色体上 面有 D N A， 还 有 蛋 白质 ， 以后 相 当 长 的一 段 时间， 人们更多猜测蛋白质是遗传信息的载体 1 9 2 0年代 ， 生 化学家 分析 了 DN A的分 子构 成 ， 发现它 由四种 核苷酸 分 子组 成 核 苷酸 分 子 由脱氧 核糖 、 磷 酸根 和含氮碱 基组成 ， 四种 核苷酸分别对应 于 四种碱基胞 嘧啶 ( C) 、 胸 腺 嘧 啶 ( T) 、 腺 嘌 呤 ( A) 和鸟 嘌呤 ( G) 同一 年 代 ， 科 学 家格 里 菲斯 ( G r i f fi t h F) 发现 了转化 因子 ， 使 原来 不致病 的肺炎链 球 菌菌 株转变 为致病 的菌株 ( 见 图 1 ) 此后 ， 生物 学 家开始 研 究 转 化 因 子 是 碳 水 化 合 物 、 脂 肪 、 蛋 白 质 还 是 D N A， 前两种很快就被否定了， 但对后两种则不易做 出判断 作为化学分 子 ，D N A 比较简单 ， 蛋 白质分子 种类繁 多 ， 构 造 复 杂 ， 分 子 量 大 一般 认 为 ， DN A太 简单 ， 不会是转 化因子 的载体 活 活的R菌株 混合杀死的s 菌株与 活 的s 菌株细胞 ( 不致病 ) 活的R菌株 被分离出来 图 1 格 里 菲斯实 验 转化 因子使 原来不 致病 的链 球菌 R菌株 转变 为致 病 的 S菌 株 1 9 4 4年 ， 有几位科学家初步确定了转化 因子存 在于 D N A上 ， 不在蛋 白质上 但 是直到二 战结束 ， 很 多人还是怀疑他们 的结论 查伽夫 ( C h a r g a ff E) 于 1 9 5 0年指 出 DN A 中碱 基 分 子 A 和 T、 C和 G的数 目是相 等 的 这 时 ， 发 现 D N A分 子结 构 的时机 已经 成熟 ， 敏感 的科学 家和 研究 机构 从 二 战后 就着 手 进 行研究 1 9 5 2年， 赫尔希 ( H e r s h e y A D) 和蔡斯 ( C h a s e M) 用放 射化学 的原子 示踪方法 最终 确定 了 D N A而 不是蛋白质是遗传物质的载体以后 ， D N A在生命活 物 理 维普资讯 纪念 DN A双 螺旋结构发现 5 0周年 动 中的重要 性 已经一 目了然 ， D N A分子 结构 的发 现 已经指 日可待 ， 竞争变得更 为激 烈 ， 而花落谁 家则是 学识 战略 、 学术 氛 围 、 竞 争 与合 作关 系 等等 综合 实 力 的较量结果 了 我们先就现 在对 D N A分 子 结构 的 了解 简单 说 明一下 D N A的结构 ， 确定要发 现这一结构 的关键 问 题是什 么 细胞 核之 中有 D N A， D N A在 染色体 内 今 天认识 的 D N A结构 是一个螺旋 ， 螺旋 的外侧 就是 脱 氧核糖 和磷酸组 成的骨架 中间是碱基 ， 他们 按照 A T、 CG配对 ( 见 图 2 ) 图 2 D NA结 构 染色 体在 细胞 核 内 ， DN A在 染 色体 里 从 染 色体 中拉 出 一 条长链来， 这个长链就 是 D N A， 螺旋 的外侧是脱氢核 糖 和磷 酸组成 的骨 架 中 间是碱 基 ， 它们按 照 AT、 C G配对 发 现过程 中必须 解 决 的关 键 问题 是 ： ( 1 ) 确定 D NA是螺旋结 构并 确定 是 双螺 旋 ； ( 2) 确定 由脱 氧 核糖 和磷 酸组成螺 旋 的骨 架 ， 双 螺旋 的两 条 骨架 是 反平行 的 ， 骨 架是在螺旋 的外 侧 ； ( 3) 确定 四种碱 基 A、 G、 c、 T组成遗传密码字母 它们通过分子化学键 的作用 ， 按 照 AT、 cG的方式 配对 ， 位 于螺旋 的 中央， 两条螺旋携带相同的遗传信息 3 卡文迪 什 实验 室和 D N A双 螺 旋 结 构发现 的经过 卡 文迪什实验室 是英 国剑桥 大学 内设 的物理学 实验室 ， 在 2 O世纪初 的物理学革命 中扮演 了重要 角 色 从 1 8 8 4年开始 由发 现 电子 的著名 物理学家 汤姆 孙 ( T h o ms o n J J ) 领导 ， 直到 1 9 1 9年 ， 改 由发 现原 子 结构 的著名物理学 家卢瑟福 ( Ru t h e rf o r d E) 领导 二 战前 ， 卡文迪 什实验 室在 原子物理 、 原子核物理 领域 卷 ( 2 O O 3年) 1 1 期 是 当时世 界最著名 的研 究 中心 一 个 美 国学生 回忆 说 ， 这个实 验室是很难描写 的 ， 它 把一种 比较 矛盾的 风格 结合 在一起 一方 面 ， 主任都 是非常著名 的科学 家 ， 所 以主任在实 验室 里起 决 定作 用 但 另一 方 面 ， 那 里 的人没有 什么 限制 ， 是非常独立 的 学 生之 间有 很好 的友谊 ， 一个学 生发现另外 一个学生做得 不对 ， 就可 以直截 了 当跟他说 ， 而且证 明他不对 这在其他 很多地 方做 不到 ， 因为这 样做 ， 友谊 就 没 了 更 使他 觉得 矛盾的是学生 和教 授之 间的关 系 在 这里 ， 教授 的理论和实验遭 受学 生 的批评 并 不亚 于其 他人 ， 学 生 可 以在讨论 中随意 跟教 授 争论 我想 这是 卡 文迪 什非常重要的风格和传统 ， 也是中国今天最缺乏的 在 二次世 界 大战 时 ， 主要从 事原 子物 理 和核物 理基础研究的卡文迪什实验室转 向对雷达、 核武器 的军 事研究 二战结束后 ， 鉴于核科学 研究对 国家安 全 的重要性 ， 已不适宜在 大学的实验室进 行 ， 卡 文迪 什实 验室的核研究 转 移 到新 成 立 的 国家 实验室 ， 卡 文迪 什实验室 面临经费短缺 、 研究方 向丧失的 困境 实验室 主任布拉格 ( B r a g g W L ) 当机立断 ， 将卡 文迪什 实验 室的发展方 向从 纯物理研究转 向用 战时 发展 出的雷达探测 技术 发展 射 电天 文 ， 以及 由他父 亲和他本人在卡文迪什实验室发展起来的 x射线 晶体 分析技术进行 生 物大 分子 结 构 的跨学科 研究 他 支持他 的两个部 下领导 的小组 收集军 队废弃 的雷 达 组成 了原始 的射 电望远 镜 ， 并 从 医学研 究 委员 会 争取到一笔经费， 组成 了由佩鲁茨 ( P r e u tz M) 和肯 德鲁 ( K e n d r e w J ) 为 首 的研究 蛋 白质 晶体 结 构 的小 组 这几位科学 家后 来 都 由于 其突 出的成就 获得 了 诺 贝尔 奖 克里 克作 为佩鲁茨 的研 究生 ， 而 沃森则不 久后作 为肯德鲁 的博 士后加入 了蛋 白质结 构分析 的 小 组 ， 他 们 两 人 在 参 与 组 内 分 配 工作 的 同 时 ， 对 DN A分子 结 构 具 有 浓 厚 的 共 同兴 趣 他 们 密 切 合 作 ， 共 同讨论 ， 坚持 不懈 ， 最后 发现 了 D N A双螺旋 结 构 布拉格 的远 见在 困难 的条件 下保证 了卡 文迪 什 实 验室在这 两个新 兴 学科 上做 出 了辉 煌 的成果 ， 发 现 了类星体 、 脉 冲星 、 D N A双螺 旋结 构 ， 确定 了血红 蛋 白的结 构等 ， 造 就 了一大批诺 贝尔奖获得者 ， 为战 后英国的科学争得了极高的荣誉 1 9 5 0年代 初 ， 还 有 两个 知 名 的研 究 小 组 从 事 DN A分子结 构的研 究工作 一 个在 美 国加 州理 工 大 学 ， 由当时 知名 的量 子 化学 家 泡令 领 导 他在 1 9 5 0 年成 功发 现 了蛋 白质 的 O t 螺旋结 构 另一小 组是 位 于伦 敦皇家学 院的威 尔金 斯 和富 兰克林 小 组 ， 威尔 7 0 9 维普资讯 纪念 DN A双螺 旋结构发现 5 0周年 金斯战时 曾参加 研 制核 武器 的曼 哈 顿计 划 ， 战后 是 最早 开 始 用 x射 线 分 析 D N A 晶体 结 构 的物 理 学 家 ， 1 9 5 1年富兰克林加入 ， 取得更为清晰的 D N A衍 射照 片 他们所 提供 的 x射线 照 片成 为发现 双螺旋 结构 最重要 的实验 根据 富 兰克林 是一位 杰 出 的女 科学 家 她从 物 理化 学专业毕业后 ， 起先从事用于核反应堆的高强度碳 纤维 的研究 工作 ，1 9 4 7年起在 巴黎 国家中央化学实 验室从事 x射线 晶体分析 ， 在威 尔金斯 之后 ， 于 1 9 5 1年接受 医学研究委员会 负责人 兰德尔 ( R a n d a l l J ) 的聘请 ， 加盟伦敦皇家学院生物物理研究小组 ， 从 事 D N A的 x射线 分析 开 始时 ， 威 尔金斯把 她 当作 高级技工 ， 对她不够 尊重 ， 使 他们 两人 的关 系变得紧 张 当时英 国社会对 女科学家普遍 不尊重 富兰克林 的家庭虽然富裕 ， 她父亲却不愿支付她上大学的费 用 ， 只是在母亲 的坚 持下 ， 才得 以解 决 她 在 皇家学 院工作 时 ， 大学的俱 乐部 甚至 不接 受 女教 师在 内进 餐 富兰克林不 仅拍 出当时 最清 晰 的 D N A衍 射 照 片 ， 而 且指出 了沃森 和克里克早期 构造的 D N A结 构 模型 的错误 但沃 森和克里克好 几次想和她合作 ， 都 被她 拒 绝 了 ， 以至 在 1 9 6 2年 他们 的诺 贝 尔奖 报 告 中 ， 一共 引用 了 9 8篇 文章 ， 却 一 次也 没有 提及 富 兰 克林 的工作 ， 这是非 常不公 正的 后 人从富兰克林 的 工 作笔记 中发 现 ， 在 沃森 和 克里 克发 表 双螺旋 结 构 文章的前夕 ， 除配对方 案外 ， 她 已经独立地得 到了相 同 的结论 作为有经 验的化学家 ， 她必定会 在短 期 内 解决这一 问题 DN A双螺旋结 构的发现 过程 极具 戏剧性 ， 当事 人的回忆不尽相同， 褒贬不一 ， 当事人的个性和复杂 的人 际关 系在其 中起 到相 当大 的作用 沃森 是一个 天才 ， 2 2岁 就得 到 了美 国动物学博 士学位 ， 并 得 到 一 年 资 助 到 哥 本 哈 根 从 事 病 毒 的 D N A研 究 在 一次 学 术会 议 上 ， 他 听威 尔 金斯 报 告 D N A结 构 的 x射 线 分 析 ， 印象 深 刻 ， 决 定 要 从 事 D N A分子结构的破译工作 在 申请下年度的工作 岗 位时 ， 他决定不 去泡令那里 ， 因为他觉得 泡令名气太 大 ， 不可能 花时间帮助他 这个 小人物 同时威尔金斯 对他 的热情也没 有反应 ， 最 后他决 定 到卡 文迪 什 实 验 室 克里 克在 战前 已经从 物理 系 毕业 ， 战 时从事 过 磁性地雷和雷达的研发， 战后他读了量子波动力学 发现者薛定谔 所写 的书 生 命是 什 么 (Wh a t s t h e )， 书 中指 出研究 决 定 生命 现象 的 内部分 子结 构 7l O 非 常重要 受此影 响 ， 他 决 定改 学分 子 生物 学 ， 成 为 卡文迪什 实验室 的研 究生 ， 沃森 到来 时 ， 他 正在从事 血红蛋 白的 x射线 晶体 分析 的博 士论 文工作 1 9 5 1 年他 已经 3 5岁 ， 是 当时 少数 坚定 相 信 D N A是遗 传 物质 载体 的人之 一 沃森 和克 里 克认定 ： 所 有 的生 命现 象都 是在 分 子 层次产生 的 ， 如 果不 懂得这 些分子 的话 ， 就不会懂 得 任何生命 现象 ； 基 因 的三维 分 子结 构是 了解 生 命 现象的关键 ， 是应当抓紧研究 的重大课题 这个认识 促使他们能够排除一切困难 ， 紧密合作 ， 抓住这个题 目不 放 ， 最 后终于获得成 功 由于 布拉格 和伦 敦 皇 家学 院有一 个君 子协 定 ， 卡文迪什实验室 只做蛋 白质 的 x射 线分析 ， 而 D N A 的 x射线分 析 由皇 家学 院 进行 因此 ， 克里 克 和 沃 森 只能设 法从皇家学 院得到有关 的实验数据 所 以 ， 他们是 在条 件 并不 是 很 好 的 情 况 下完 成 研 究 工 作 的 沃森 到来 以后 ， 告诉 克 里克 他 听到 的威 尔 金斯 关 于 D N A结 构 x射线 分 析 报告 的印象 ， 克 里 克根 据他从事 x射线 结构分 析 的经验 ， 立 刻感 到可 能 是 一 种螺旋结 构 ， 但不 能确定是 双螺旋 、 三螺旋还是 多 螺旋 他们 随 即开 始 了 D N A结 构模 型的创建 他们 提 出 的第 一 个设 想是 一个 三螺旋 模 型 ， 由 核糖 和磷 酸组成 的环 位于 分 子 的中 央 ， 通过 镁离 子 连接 组成链 条 ， 形 成 DN A分子链 条 的骨架 ， 碱基 则 位 于骨架分子 的外 面 为 了和实 验结 果 比较 ， 他们 邀请 威尔 金斯 和 富 兰克林到卡 文迪什 实验 室来 讨论 ， 这 一模 型立 刻被 富兰克林否 定 ， 指 出镁 离子会和 DN A中包含 的水分 子结合 ， 而不可 能成为骨架 的粘接剂 可能她 的用语 不太客气 ， 使布拉 格感 到面子 上下不来 ， 过后布拉 格 下令要 沃森和克里克放 弃 D N A结构模型 的构建 ， 而 回到蛋 白质结构 的分析上来 在 美 国 的泡令是 最 有经 验 的一位 ， 但 他一 直没 有机会接触 D N A结构 的 x射线分析照片 泡令提 出的也是一个 骨架在 内的三 螺旋 模 型 ， 沃森 和 克里 克虽然知道 这和他们 曾提 出的模 型相 似而不可能 正 确 ， 但 感到 了竞争 的压力 他 们 知 道必 须加 快 ， 不 然 更有经验 的泡令将 抢 在他们 前 面 沃 森立 即赶 到 伦 敦 ， 但富兰克林对他们仍然不热情 ， 而威尔金斯则背 着 富兰克林将 她不久 前 拍 的一 张含 水 的 D N A 的 x 射线 照片给沃森 看 这张照 片在 x射 线专 家 眼里 已 经清楚显示 出双 螺旋 结 构 1 9 5 3年 1月 ， 泡 令 在美 国宣布他发现 了 D N A结构 ， 并派他 儿子带 了文章 的 物 理 维普资讯 纪念 D NA双 螺旋 结构发现 5 0周年 预印本 到英 国 ， 希 望看到 DN A结构 的 x射线 照片 ， 但为威 尔金斯婉拒 沃森 回来 以后 将 新情 况 向布拉 格报告 布拉 格 感 到竞争激烈 ， 同意他们 继续做 根据 富兰克林 的新 x射线 照片 ， 沃 森 和 克里克 提 出 了双螺旋 结 构 的设 想 ， 并将核糖 和磷 酸组成 的骨架放在螺旋 的外面 ， 里 面是碱 基对 这时 ， 他 们在 富兰 克林 也不知情 的情 况 下 。 得到 了一份 内部 报告 ， 从该 报告 的数 据 中 ， 他 们 得出 了双螺旋 的两条链是 反平行 的 最 初 沃森 以书 本 上 的核 苷 酸 化 学结 构 为 出发 点 ， 认为碱基对 是 由相 同的碱 基通过氧键 组成 ， 但 不 能解 释查 伽夫规则 ， 且 由于嘌呤分子较 嘧啶分子大 ， 所建造 的螺旋 直径 不统一 ， 会忽 大忽小 他 找到在隔 壁工作 的化 学家多诺霍 ， 征求他 的意见 多诺霍指 出 沃森采用 的普通教科 书上碱基 分子 T和 G 的结 构 ， 是氢和 氧原子结合 的烯醇型 ， 可能不对 ， 更可能 的结 构 是氢 和氮结合 的酮型 这样 ， 沃森 第二天就得 到 了 正确的配对模 型 他 和 克 里克也 早 已确 认 两条骨 架 链 应 当是反 平行 的 有 了这些认识 ， 他们很 快创建 出 新 的模型 ， 也很快得 到威尔金斯 和富兰克林 的认 可 至此 ， D N A双螺旋结构模型完成了 1 9 5 3 年 4月 2 5 日， 英 国自然 周 刊 发表 了克 里克 和 沃 森 的论 文 ， 也 同时发表 了威 尔金斯和 富兰克林与他们 的合作 者 分 别写 的两篇 实验结果 的论 文 4 儿 点 眉 不 从 D N A双螺旋结 构 的发现过程 ， 可 以得 到很 多 有益 的启 示 ( 1 ) 将一 个 学科 发 展 成 熟 的知 识 、 技术 和 方 法 应 用到另一学科 的前沿 ， 能够产生 重大 的创新成果 学 科交叉是创新 思想 的源 泉 ( 2 ) 科 学 的发 现 是一 个 知 识 不 断积 累、 认 识 不 断深化 的过程 善 于学 习和鉴别 ， 对 已有的结论经过 去粗取精 ， 去伪存真 ， 有选择地继承并且加 以发展 ， 才能做 出重大创新 重 大 的科 学 发现 不会 孤 立地 出 现 ， 在它之前必 然 已经有前 人大量 的探 索 ， 不 断突出 矛盾， 不断扫清外围， 等待着幸运儿的出现 ( 3 ) 高明 的学术领 导人 ， 如布 拉格 ， 善 于利用 自 身积累 的知识优 势 ， 发展学科交叉 的切人点 ， 及时开 辟 新 的发展 方 向 他 领导 的集体 有宽松 的学术环 境 ， 没有权威意识 ， 能人人平等地展 开严肃 的学术争论 他支 持青 年创意 ， 可 以在完 成指 定工 作之 余进 行 自 由选题 ( 4) 选择 有 战 略意 义 的重 大课 题 ， 坚持 不 懈 地 3 2卷 ( 2 0 0 3年 ) 1 1期 努力 ， 十分 重要 取 得 重 大 发 现 的路 程 不 会 一 帆 风 顺 ， 中间会 出现失败和挫折 ， 进入新 领域 的青 年科学 家必须像沃森和 克 里