在被梦校拒绝后,他在24岁时赶超偶像做出诺奖级发现

作者: 詹姆斯·沃森

来源: 把科学带回家

发布日期: 2018-10-03

本文讲述了詹姆斯·沃森在被梦校拒绝后,如何与弗朗西斯·克里克共同发现DNA双螺旋结构,并因此获得诺贝尔奖的历史。文章详细描述了他们的研究过程,包括遇到的困难、他人的质疑以及最终的成功。沃森还分享了他在研究过程中的个人经历和心得,强调了团队合作和坚持的重要性。

大家在中学就会学到,弗朗西斯·克里克(Francis Crick)和詹姆斯·沃森(James Watson)发现了DNA(脱氧核糖核酸)的结构,并证明了DNA是遗传物质,因此共同获得了1962年的生理及医学奖。沃森(左)和克里克(右)但是你可能不知道他们发现DNA结构时的内情。

实际上,克里克和沃森一开始提出的DNA结构遭到了其他人的嘲笑和忽视,而当时他们对化学的了解也仅仅是皮毛,甚至因为对化学不甚明了而在构造DNA模型时犯了低级错误。现在,我们就来听听沃森亲口讲述他俩发现DNA双螺旋结构的“黑历史”吧。

作者詹姆斯·沃森(James Watson)本文在原文基础上有删减和编辑。这是我17岁的时候的照片。那时候我正在芝加哥大学念大三。为什么我这么早就能上大学?

因为芝加哥大学允许高二的学生直接过来上大学,而且我觉得不上高中很好玩啊。好吧,其实我在高中很瘦小,体育也不好啦。11岁的时候,我就不去做周日的弥撒了,而是和我爸一起去观鸟。在我很小的时候,我就听说了达尔文的故事。他是我的英雄,他提出现在地球上的生命都经历了演化,才变成现在的样子。

在芝加哥大学的时候,我的主修专业是动物学。我当时想,如果我够聪明的话,我说不定可以在康奈尔大学念一个鸟类学的博士学位。

在芝加哥当地的一份报纸上,我读到了一篇书评,书评的内容是关于物理学家薛定谔写的《生命是什么》(What is Life?)。这本书可以花2小时读完。薛定谔的《生命是什么》(What is Life?)我对这个问题很感兴趣。达尔文讲了生命的演化,但是生命的本质是什么?薛定谔在这本书里说,生命的本质是信息,这些信息储存在染色体里,而遗传信息可能是以一种数字的方式储存的。我那时还没有想到这一点。

所以问题就来了,怎么复制染色体的信息呢?读完这本书,我就渴望成为一个遗传学家,我想搞明白遗传密码,从而了解生命。

那个时候我有一个偶像,他不是一个棒球手,而是化学家莱纳斯·鲍林(Linus Pauling,量子化学和结构生物学的先驱者之一)。莱纳斯·鲍林(Linus Pauling)他在加州理工学院,所以我就申请了那所学校读博。可是我被拒了。然后我就去了印第安纳大学,那里的基因学和加州理工学院可以媲美。在读博期间,我意识到基因储存在DNA上。所以拿到博士学位后,我开始研究DNA。

一开始,我去了哥本哈根大学,因为我一开始想做生化学家。但是我发现生化很无聊,生化没办法告诉我基因到底是什么。接着我去意大利参加了一个会议,会议上来了一位意外的演讲者,他开始聊起了DNA。他就是莫里斯·威尔金斯(Maurice Wilkins),他本来念的是物理,但是在战后他开始研究生物物理学,并且选择了DNA当作研究对象。

那时洛克菲勒研究所(后来成为洛克菲勒大学)的研究者已经发现了DNA可能是染色体上携带遗传信息的物质。莫里斯·威尔金斯(Maurice Wilkins)不过那时很多人以为遗传物质应该是蛋白质,但是威尔金斯却不这么想,他认为DNA才是遗传物质。他在会议上展示了DNA的X射线照片。看起来像是晶体,所以DNA应该是有结构的。

DNA的X射线照片我听了他的演讲以后很激动,很想跟着他做研究,可是他不想和一个研究鸟的人一起工作,所以我又被拒了。

然后我就去了英国剑桥大学。剑桥大学在当时是X射线晶体学的圣地。而剑桥大学研究X射线晶体学最好的地方就是卡文迪许实验室。在卡文迪许实验室里,我遇见了克里克。他那时35岁,我23岁。就在某天,我们经过讨论后一致认为,可以抄近道来理解DNA的结构。

所谓的抄近道就是造一个模型,而不要用传统的方法。实际上在我们打算这么干之前的6个月,鲍林提出了蛋白质的α螺旋模型。这给我们造成了很大的心理压力。鲍林提出了蛋白质的α螺旋模型@Oregon State University Special Collections克里克和我都不是化学家,所以我们拿着我们最初的三链模型去找威尔金斯,因为威尔金斯也认为DNA是螺旋结构的。不过,当时许多人嘲笑了我们的模型。

大家叫我们不要造模型了,他们说我们没这个能力。

然后我们就听从了他们的建议,停止建造模型。克里克就继续去搞蛋白质研究了。我呢,我啥也没干,就看看书。我们那时候很怕鲍林去研究DNA,因为他可能会造出一个可靠的模型,这样我们就不是研究出DNA结构的第一人了。在我来到剑桥15个月以后,鲍林的儿子Peter说他的爸爸正在研究DNA,他还给我们看了他爸的手稿。

我当时吓坏了,我认为鲍林可能会赶在我们之前找到DNA的结构,而我那时什么也不是,什么学术地位也没有。但是,当我翻到了他提出的三链模型结构的那一页,我就放心了。鲍林的DNA三链模型因为你们懂的嘛,这和我们一开始搞出来的模型一样嘛,被人耻笑。你看,这个模型里,含磷官能团是由氢键结合在一起的。但是细胞内的酸碱度最大值是7,这么一来这些氢键不可能存在嘛。

我们拿着鲍林的模型去化学系找人看,问他们鲍林对吗?

他们说,不可能。所以我们很开心。然后我们就继续开始研究DNA的模型了。在1953年2月28日那天,我们终于得到了答案。这个过程也算塞翁失马了。其实,我和克里克不是最好的化学家,在提出第二个模型时,我们还把氢原子的位置搞错了。

一个化学家指出我们的错误以后,我们修改了模型,然后得到了碱基对(DNA由碱基对构成,碱基包括腺嘌呤(A)、胸腺嘧啶(T)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)、尿嘧啶(U)),也就是正确的DNA模型。DNA由碱基对构成,碱基包括腺嘌呤(A)、胸腺嘧啶(T)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)、尿嘧啶(U))。@ University of Michigan基本上,从修改直到得到正确的模型,我们只花了2个小时。

我们也知道自己是对的,因为用这个模型可以解释DNA的复制。遗传信息的确是储存在DNA上面。从某种意义上来说,薛定谔是对的,遗传信息是一种数字化的信息。

一切看起来都很合理。只不过有个问题,其他科学家不同意。大多数科学家都是很陈腐的人,他们认为只有在它被证明的情况下,才能认为它是正确的。在接下来的5年里,只有5篇论文引用了我们发表在《自然》(Nature)上的文章。这就差不多和没有人重视一样嘛。

克里克和沃森提出DNA双螺旋结构的论文所以我们只能自己来证明这个模型的用处,也就是它怎么指导合成RNA(核糖核酸),RNA又怎么指导合成蛋白质。克里克提出的中心法则:DNA制造RNA,RNA制造蛋白质,蛋白质反过来协助前两项流程,并协助DNA自我复制。@wikipedia在整整三年里,我试图搞明白RNA的结构。

但是它的X射线照片没有提供什么有价值的信息,我求婚的女孩也不肯嫁给我,所以我感觉倒霉透了。

然后我们成立了一个RNA领带绅士俱乐部。理查德·费曼(知名理论物理学家,纳米技术之父)当时也是我们俱乐部的成员。RNA领带绅士俱乐部,右下为沃森。@Oregon State University Special Collections这是当时的照片。

我们俱乐部的主题是,怎么把DNA的4个字母(碱基)的密码转化为能够合成蛋白质的20种基本氨基酸?在这张照片里我是强颜欢笑。因为我一直很不开心,我喜欢的女孩离开了我,研究也没有什么进展。直到1960年我才开心起来。因为那年我们发现RNA有3种,而且DNA为RNA提供了信息,而RNA含有制造蛋白质的信息。

而且那年马歇尔·尼伦伯格(Marshall Nirenberg)用RNA制造出了丙苯胺酸(polyphenylalanine),破译了第一个遗传密码子。

这就是我和克里克发现DNA是遗传物质,以及DNA的双螺旋结构的历史。如果你问我研究出DNA双螺旋模型的过程中我有什么心得的话,那就是,没必要成为一群人中最聪明的那个,我和克里克也不是最聪明的人。

你可以在下面的地址观看沃森的演讲:www.bilibili.com/video/av8438269/不过瘾,请戳不过瘾,请戳这些方法可以让大脑多长点神经元,你能做到几条?这是哈佛满绩点理工科生的一天,他却认为满绩点是很失败的事把科学带回家把科学带回家ID:steamforkids给孩子最好的科学教育转载请联系kids@huanqiukexue.com长按二维码关注我们图片非特别注明均来自网络。

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