15年前「DNA之父」逝世 雙螺旋結構揭開了生命科學的新篇章

2021-01-09 手機鳳凰網

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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