科技日曆|15年前「DNA之父」逝世 雙螺旋結構揭開了生命科學的新篇章

2020-12-01 前瞻網

科技日曆|15年前「DNA之父」逝世 雙螺旋結構揭開了生命科學的新篇章

 Evelyn Zhang • 2019-07-28 15:20:13　來源：前瞻網　E2016G0

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2004年7月28日 ，「DNA之父」、英國生物學家弗朗西斯·克裡克（Francis Crick）在家中逝世，享年88歲。

弗朗西斯·克裡克最重要的成就，無疑是1962年與詹姆斯·沃森（James Watson）共同發現了脫氧核糖核酸(DNA)的雙螺旋結構。二人也因此與維爾金斯（Maurice Wilkins）共同獲得了1962年的諾貝爾生理及醫學獎。

兩人的合作非常緊密，小他12歲的沃森之後在悼言中稱：「我將永遠緬懷弗朗西斯，記住他高人一籌、專注於一點的智慧，記住他對我的友善和對我樹立信心的幫助。」

克裡克與沃森揭開DNA雙螺旋結構的過程並非一帆風順。克裡克最初參與了蛋白質結構的解析，當時很多人認為蛋白質是傳遞生物信息的遺傳物質，但一些關鍵實驗將遺傳物質指向了DNA。而顯微鏡的改進似乎引領了一個時代——在這個時代，許多生物學家對細胞的微觀結構進行了深入的觀察。到1885年，大量的間接證據表明細胞核中的染色體 - 深色染色線帶有細胞遺傳的信息。後來發現，染色體的重量約為DNA的一半和蛋白質的一半。

一邊探索，一邊迷茫，克裡克終於等到了自己見證奇蹟的時機。1951年，克裡克在英國劍橋大學卡文迪許實驗室工作，他遇到了自己終生的搭檔沃森。就這樣，抱著對DNA相同的好奇，兩人一拍即合。

而當時，研究DNA結構的團隊並不僅僅只有沃森和克裡克，美國化學家鮑林（Linus Pauling），威爾金斯、羅莎琳德·富蘭克林（Rosalind Franklin）等人，都在探究DNA結構的秘密。可惜鮑林被他提出的DNA三螺旋結構迷住，富蘭克林拍攝的DNA晶體圖片，對DNA結構的解析似乎近在咫尺。

1953年3月7日，克裡克和沃森在實驗室中聯手搭建的DNA雙螺旋模型宣告成功，揭開了生命科學的新篇章。最終，1962年沃森和克裡克率先提出DNA雙螺旋結構！

不少人將克裡克稱為「20世紀的達爾文」，那個世紀輝煌的生命科學歷史裡，他是一個繞不過的關鍵人物。事實上，弗朗西斯·克裡克的發現，不僅將生命和靈魂的奧秘只歸結於一些簡單的分子，同時也是對宗教「靈魂不朽論」的強烈挑戰。這一成就也成為了遺傳學的基石，被廣泛認為是20世紀生物學最重要的發現之一。

榮獲諾貝爾獎後，克裡克也並沒有因此止步不前。DNA的結構解出來後，在1958年，克裡克提出了遺傳信息由DNA傳遞到RNA再到蛋白質的中心法則，並和當時一批頂級科學家組成了一個「RNA領帶俱樂部」（RNA Tie Club）。這個俱樂部包括20位生物、物理和天文領域科學家，每個科學家代表一種胺基酸，印在他們各自的領帶上。他們致力於破解DNA如何編碼蛋白質。最終，克裡克通過遺傳學實驗證明了3個DNA鹼基作為一個密碼子編碼一個胺基酸，並最終由同代科學家更多的實驗精確地繪製了DNA編碼蛋白質的密碼子表，密碼子表如同生命科學的「元素周期表」。

據《華盛頓郵報》，DNA結構的發現，為每年300億美元的生物技術工業、遺傳工程、藥物和疫苗研究、法醫鑑定及生育治療鋪設了一條道路，而且為更好的測量生物進化提供了分子生物學的理解。

DNA雙螺旋結構的草圖，如今被收藏於英國倫敦那個代表著「無可救藥的好奇心」的——惠康典藏博物館。這幅圖說明了雙螺旋的幾個機構特徵：首先為右旋，雙鏈以相反的方向運轉；核苷酸，即鏈的構成塊，具有形成骨骼的一個部分和伸向螺旋中間的一個部分（鹼基）；一個鏈中的內部伸向鹼基相互對齊，因此能夠與相反鏈中的鹼基配對。最後一個特徵對DNA十分關鍵，這個特徵能夠執行將基因信息從一代傳給下一代的功能。該模型由兩條交織在一起的螺旋（螺旋）糖鏈組成，由扁平有機鹼水平橋接。

除了發現雙螺旋外，50年代和60年代早期，克裡克在破解遺傳密碼方面也起了中堅作用，在Salk研究所的歲月裡，他的興趣轉移到神經科學、意識和記憶。在這些領域，他做出了關鍵性的貢獻。

之後，他又在醫學雜誌《自然神經學》上發表論文，稱他和他的研究小組通過大量實驗已經發現了人類的「靈魂細胞」，克裡克稱，人的靈魂意思根本不是先天就有的，而是由人體大腦中的一小組神經元細胞產生和控制的。

多年來，克裡克做了數不清的實驗，包括用各種儀器研究大腦受傷的病人、動物，並進行各種心理學研究等，獲得了大量富有價值的一手研究數據。如今，大量的生命科學研究，都在這些前人的基礎上大放異彩。

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