门外汉为什么能破解生物学上最大奥秘?

你好,这里是韩焱精选。

今天,我想推荐给你的这本书,是“DNA之父”、诺贝尔奖得主詹姆斯·沃森的里程碑式的著作《双螺旋》。

门外汉为什么能破解生物学上最大奥秘?

《双螺旋》

这本书最早出版于1968年,当时只是一本薄薄的小册子,没有丰富的插图和注释。但即使这样,它一出版就引起了科学界巨大的关注和争议。

在2012年,美国冷泉港实验室补充了大量照片和当时的信件,在原文的基础上加上了注解,形成了现在的插图注释本,使整本书变得更加丰满和立体。

可以说,《双螺旋》这本书,既不是典型的自传,也不是字斟句酌的科学著作,它的语言灵动跳跃,甚至颇有侦探小说的味道。

在书里,作者把DNA双螺旋结构发现历程娓娓道来,既有着好莱坞式的戏剧张力,又保持了这段经历的真实性。

今天,我想为你分享的就是DNA双螺旋结构激动人心的发现历程。

1、走上生命科学道路

1928年4月,沃森出生在美国芝加哥一个普通的中产阶级家庭。当时没人能够想到,这个孩子未来会揭开DNA的结构之谜,从而改变了遗传学乃至整个生命科学的面貌。

童年时期的沃森并没有显示出什么过人之处,和大多数学生一样,每天按部就班地完成学业。在父亲的影响下,沃森对“鸟类学”十分感兴趣,所以后来进入了芝加哥大学学习动物学。

1946年,就在沃森面临毕业后的职业选择的时候,他接触到了一本改变无数科学家职业轨迹的传奇著作,那就是物理学家薛定谔的《生命是什么》。沃森一方面受到薛定谔的影响,另一方面受到美国遗传学家穆勒的激励,所以决定放弃鸟类学,从事遗传学研究。

当时的沃森,充满了梦想和雄心。他首先恶补了穆勒在遗传学方面的研究,并且从芝加哥大学毕业后,考入了穆勒所在的印第安纳大学,打算沿着穆勒的脚步登顶科学巅峰。在研究生期间,沃森不但掌握了经典遗传学理论,还学习了刚出现不久的病毒遗传学,甚至关注起了DNA领域。

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在当时,就有科学家发现,DNA是一种生物大分子,它可以携带遗传信息,包含了“生命的密码”。可是,DNA到底是怎样携带和传递遗传信息,最终实现生物间的遗传?却成了当时困扰生物学家的世纪难题。

沃森虽然对DNA的研究非常感兴趣,但是却对如何开展研究毫无头绪。一年后,一项重大的突破给沃森带来了启发。1951年5月,在意大利那不勒斯举行的学术会议上,英国晶体学家威尔金斯,展示了采用X-射线晶体衍射技术,研究DNA结构的最新进展,沃森被这些结果深深地吸引了。当时他感到非常亢奋,意识到自己可能已经找到解开DNA之谜的钥匙。

2、找到解开谜题的钥匙

不久之后,他结识了物理学家弗朗西斯·克里克,两人成为了亲密的战友,决定一起探索,揭开DNA的结构之谜。

在他们研究的前期,可以说是遇到了各种各样的困难,研究很难推进。最大的问题是缺乏资助。在1953年初,出现了重大转机,沃森在第一时间拿到了晶体学家富兰克林最新采集到的清晰的DNA X-射线衍射图,经过一番解析,他确定了DNA就是一种双螺旋分子。

就在这一年,年仅25岁的沃森和克里克,在《自然》杂志上联合发表了一篇题为《核酸的分子结构》的论文。

这篇论文只有1100字和一张图片,没有任何实验数据,但却在科学界激起了巨大的回响。这篇史上最短小精悍的论文提出了一个大胆的假设:DNA是双螺旋结构,形状像一个长长的、轻微扭曲的梯子。在后来的研究中,沃森和克里克又进一步找到了DNA自我复制的生化机制。

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可以说,双螺旋结构的发现开启了分子生物学的新时代,不仅把生命科学研究从宏观水平过渡到了分子层面,还推动了随后半个多世纪生命科学的迅猛发展。在这个理论的基础上发明的各种生物技术,给人类带来了巨大的影响。直到现在,它仍然是生命科学研究的基础。

3、人类最高智慧的代表

作为人类最高智慧的代表作,大大小小的DNA双螺旋模型矗立在世界各地的学校、科技馆和公园里。正是因为它划时代的意义,所以和相对论、量子力学一起被誉为20世纪最重要三大科学发现。沃森、克里克也因为卓越的贡献,被联合授予了诺贝尔生理学或医学奖。

其实,在沃森和克里克之前,就有一大批顶尖的科学家涉足过这个领域了,比如两届诺奖得主鲍林和专注于X射线衍射的威尔金斯实验室,都试图破译过DNA的结构,但最后都失败了。

不得不说,沃森和克里克的成功,离不开他们敏锐的洞察力和想象力,只靠着X射线穿透DNA晶体后在胶片上留下的黑色印记,就用手工制作的硬纸板和铁丝搭建出了相互缠绕的DNA双螺旋模型,可以说这是科学史上的奇迹。也有许多人认为,沃森和克里克的成功有太多“偶然”因素,但他们对DNA结构的执着、敏锐的信息捕捉能力和深邃的科学洞察力,才是最终把一系列的“偶然”变成必然的重要因素。

可以说,《双螺旋》这本书记录了一段想象力在自然科学中大放光彩的历史,为读者揭示了一个神奇而又平凡的世界。

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