詹姆(mu)斯(si)·杜威·沃(wo)(wo)森(sen)(JamesDeweyWatson,1928年(nian)4月6日-),男(nan),出生(sheng)于美國(guo)伊(yi)利(li)諾伊(yi)州芝加哥,美國(guo)分子生(sheng)物學(xue)家,20世紀分子生(sheng)物學(xue)的帶(dai)頭人之一,1953年(nian)和克(ke)里克(ke)發現DNA雙(shuang)螺旋結(jie)構(包括中心法則),1962年(nian),沃(wo)(wo)森(sen)與克(ke)里克(ke),偕同威爾金(jin)斯(si)共享(xiang)諾貝爾生(sheng)理(li)學(xue)或醫(yi)學(xue)獎,被譽為“DNA之父”。2019年(nian)因頻繁發表關(guan)于種族間智商差異的言論而被美國(guo)私(si)人機構冷泉港(gang)實驗(yan)室剝(bo)奪了冷泉港(gang)榮譽頭銜。
DNA雙螺(luo)旋結(jie)構的(de)發(fa)現(xian)(xian)(xian)是20世紀(ji)最為(wei)重大的(de)科(ke)學(xue)(xue)(xue)(xue)發(fa)現(xian)(xian)(xian)之(zhi)一(yi)(yi),和相(xiang)對論(lun)、量子(zi)力學(xue)(xue)(xue)(xue)一(yi)(yi)起(qi)被譽(yu)為(wei)20世紀(ji)最重要三大科(ke)學(xue)(xue)(xue)(xue)發(fa)現(xian)(xian)(xian)。繼(ji)愛(ai)因斯(si)坦發(fa)現(xian)(xian)(xian)相(xiang)對論(lun)之(zhi)后的(de)又一(yi)(yi)劃時代發(fa)現(xian)(xian)(xian),標志著生物學(xue)(xue)(xue)(xue)研究進入了分子(zi)層(ceng)次(ci)。作為(wei)現(xian)(xian)(xian)代生命科(ke)學(xue)(xue)(xue)(xue)和基(ji)因組科(ke)學(xue)(xue)(xue)(xue)的(de)權(quan)威,在沃(wo)森等人的(de)推動下,“生命登月”工程——人類基(ji)因組計劃在過去10多年里(li)成功得以實施,人類第一(yi)(yi)次(ci)擁有自己的(de)基(ji)因圖譜.
在生物(wu)學歷史(shi)上唯一可與達爾文進化論相比的最重(zhong)大的發現(xian),它與自然選擇一起,統一了生物(wu)學的大概念(nian),標(biao)志(zhi)著分(fen)子遺傳學的誕生。是科學史(shi)上的一個重(zhong)要(yao)里程碑(bei)。
詹姆斯·杜威(wei)·沃森(JamesDeweyWatson,~),美國生物(wu)學家(jia)。美國科(ke)學院院士。
1928年4月(yue)6日生于芝加哥。
1947年(nian)畢業于芝加哥大(da)學,獲學士學位,后進印第安(an)納大(da)學研究生院深造。
1950年獲博士學位后去(qu)丹麥哥本哈根大學從(cong)事噬菌體的研究。
1951~1953年在英國(guo)劍橋(qiao)大學(xue)卡文迪什實驗室進(jin)修。
1953年(nian)回國,1953~1955年(nian)在加(jia)州理(li)工大學(xue)工作。
1955年去(qu)哈佛大學執(zhi)教,先后任(ren)助教和副(fu)教授。
1961年升為教授,在哈佛(fo)期間,主要(yao)從事蛋白質生物合成(cheng)的研(yan)究(jiu)。
1968年(nian)起任紐約長島冷泉港實(shi)驗室主(zhu)任,主(zhu)要從事腫(zhong)瘤方面的研究。
20世紀40年代末和(he)50年代初,在DNA被確(que)認(ren)為遺傳(chuan)物質(zhi)(zhi)之后,生(sheng)物學家(jia)們不(bu)得不(bu)面臨著一個難題(ti):DNA應(ying)該有什么樣的(de)(de)(de)結構,才能擔當遺傳(chuan)的(de)(de)(de)重任?它必須能夠攜帶遺傳(chuan)信息(xi),能夠自我復制傳(chuan)遞遺傳(chuan)信息(xi),能夠讓遺傳(chuan)信息(xi)得到(dao)(dao)表達以控(kong)制細胞活動,并且能夠突變(bian)并保留突變(bian)。這四(si)點,缺(que)一不(bu)可,如何建構一個DNA分子(zi)模型(xing)解釋(shi)這一切?當時主(zhu)要有三(san)個實(shi)(shi)驗(yan)室(shi)(shi)幾(ji)乎同時在研究DNA分子(zi)模型(xing)。第(di)一個實(shi)(shi)驗(yan)室(shi)(shi)是(shi)(shi)(shi)倫敦(dun)國(guo)王學院的(de)(de)(de)威爾(er)金(jin)斯、富蘭(lan)克林(lin)實(shi)(shi)驗(yan)室(shi)(shi),他們用X射(she)線(xian)衍射(she)法研究DNA的(de)(de)(de)晶(jing)體(ti)結構。當X射(she)線(xian)照射(she)到(dao)(dao)生(sheng)物大分子(zi)的(de)(de)(de)晶(jing)體(ti)時,晶(jing)格(ge)中的(de)(de)(de)原子(zi)或分子(zi)會使射(she)線(xian)發生(sheng)偏轉,根據(ju)得到(dao)(dao)的(de)(de)(de)衍射(she)圖像,可以推測分子(zi)大致的(de)(de)(de)結構和(he)形(xing)狀。第(di)二個實(shi)(shi)驗(yan)室(shi)(shi)是(shi)(shi)(shi)加州(zhou)理工學院的(de)(de)(de)大化學家(jia)萊(lai)納(na)斯·鮑(bao)林(lin)(LinusPauling)實(shi)(shi)驗(yan)室(shi)(shi)。在此之前,鮑(bao)林(lin)已(yi)發現了蛋白質(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)a螺旋結構。第(di)三(san)個則是(shi)(shi)(shi)個非正式(shi)的(de)(de)(de)研究小組,事實(shi)(shi)上他們可說(shuo)是(shi)(shi)(shi)不(bu)務正業。
1951年,23歲的(de)年輕的(de)遺傳學(xue)家(jia)沃(wo)森于從美(mei)國(guo)到劍(jian)橋大學(xue)做(zuo)博士后(hou)時,雖然其真實意(yi)圖是要研(yan)(yan)究DNA分子結構,掛著的(de)課題項目卻是研(yan)(yan)究煙(yan)草花葉病毒。比他年長12歲的(de)克里(li)克當時正(zheng)在做(zuo)博士論文,論文題目是“多肽和蛋白(bai)質(zhi):X射線研(yan)(yan)究”。沃(wo)森說服與他分享(xiang)同一(yi)個辦公室的(de)克里(li)克一(yi)起(qi)研(yan)(yan)究DNA分子模型(xing),他需要克里(li)克在X射線晶體衍(yan)射學(xue)方面的(de)知識。
1951年(nian)10月,沃(wo)(wo)森和同事(shi)克(ke)(ke)(ke)里(li)克(ke)(ke)(ke)一(yi)(yi)開(kai)始拼(pin)湊模型(xing),幾經嘗試,終于在(zai)1953年(nian)3月獲得了正確的(de)模型(xing)。關于這(zhe)三個實驗(yan)(yan)室如何明(ming)爭暗(an)斗,互(hu)相競(jing)爭,由于沃(wo)(wo)森一(yi)(yi)本風靡(mi)全球的(de)自(zi)傳《雙螺旋》而廣為(wei)人(ren)知(zhi)。值得探討(tao)的(de)一(yi)(yi)個問題是:為(wei)什么(me)(me)沃(wo)(wo)森和克(ke)(ke)(ke)里(li)克(ke)(ke)(ke)既(ji)不像威爾金斯和富蘭克(ke)(ke)(ke)林(lin)(lin)那樣(yang)擁有(you)第(di)一(yi)(yi)手的(de)實驗(yan)(yan)資料,又(you)不像鮑(bao)林(lin)(lin)那樣(yang)有(you)建構分子(zi)模型(xing)的(de)豐富經驗(yan)(yan)(他(ta)們兩(liang)個人(ren)都(dou)是第(di)一(yi)(yi)次建構分子(zi)模型(xing)),卻能(neng)在(zai)這(zhe)場競(jing)賽(sai)中獲勝(sheng)?這(zhe)些人(ren)中,除了沃(wo)(wo)森,都(dou)不是遺(yi)傳學(xue)家(jia)(jia),而是物理學(xue)家(jia)(jia)或化(hua)學(xue)家(jia)(jia)。威爾金斯雖然(ran)在(zai)1950年(nian)最早研(yan)(yan)究DNA的(de)晶體結構,當(dang)時卻對DNA究竟(jing)在(zai)細(xi)胞中干(gan)什么(me)(me)一(yi)(yi)無所知(zhi),在(zai)1951年(nian)才覺得DNA可能(neng)參(can)與了核(he)蛋白所控制(zhi)的(de)遺(yi)傳。富蘭克(ke)(ke)(ke)林(lin)(lin)也不了解DNA在(zai)生物細(xi)胞中的(de)重要性。鮑(bao)林(lin)(lin)研(yan)(yan)究DNA分子(zi),則純屬偶(ou)然(ran)。
1951年11月,他在《美(mei)國化(hua)學學會雜志》上看(kan)到一篇核酸結構(gou)的論(lun)文,覺得荒唐可(ke)笑,為了反駁這篇論(lun)文,才著手建立DNA分(fen)子(zi)模型(xing)。他是(shi)把DNA分(fen)子(zi)當作化(hua)合物,而不(bu)是(shi)遺(yi)傳物質來(lai)研究的。這兩(liang)個研究小組完全根(gen)據(ju)晶體(ti)衍射圖建構(gou)模型(xing),鮑林(lin)甚(shen)至根(gen)據(ju)的是(shi)30年代(dai)拍攝的模糊不(bu)清(qing)的衍射照片。不(bu)理(li)解(jie)DNA的生物學功能(neng),單純(chun)根(gen)據(ju)晶體(ti)衍射圖,有太多的可(ke)能(neng)性供選擇,是(shi)很難得出正(zheng)確(que)的模型(xing)的。
沃森(sen)在(zai)1951年(nian)到劍(jian)橋之(zhi)前,曾(ceng)經做過(guo)用同位素標(biao)記追(zhui)蹤噬(shi)菌(jun)體(ti)DNA的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)實驗,堅信(xin)DNA就是(shi)(shi)(shi)遺傳(chuan)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)質(zhi)(zhi)。據(ju)他的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)回憶,他到劍(jian)橋后(hou)發現克(ke)(ke)里(li)克(ke)(ke)也是(shi)(shi)(shi)“知道(dao)DNA比(bi)蛋白(bai)(bai)質(zhi)(zhi)更(geng)為(wei)重(zhong)要(yao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)人”。但(dan)是(shi)(shi)(shi)按(an)克(ke)(ke)里(li)克(ke)(ke)本(ben)(ben)人的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)說法(fa),他當(dang)時(shi)對(dui)DNA所知不多,并未覺得(de)它在(zai)遺傳(chuan)上比(bi)蛋白(bai)(bai)質(zhi)(zhi)更(geng)重(zhong)要(yao),只是(shi)(shi)(shi)認為(wei)DNA作為(wei)與核蛋白(bai)(bai)結合的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)質(zhi)(zhi),值(zhi)得(de)研究(jiu)(jiu)。對(dui)一名研究(jiu)(jiu)生(sheng)來(lai)說,確定一種未知分子的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)結構(gou),就是(shi)(shi)(shi)一個值(zhi)得(de)一試(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)課(ke)題。在(zai)確信(xin)了(le)DNA是(shi)(shi)(shi)遺傳(chuan)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)質(zhi)(zhi)之(zhi)后(hou),還必須理解遺傳(chuan)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)質(zhi)(zhi)需要(yao)什么(me)樣的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)性(xing)(xing)(xing)質(zhi)(zhi)才(cai)能發揮(hui)基(ji)因的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)功能。像克(ke)(ke)里(li)克(ke)(ke)和(he)威爾金斯,沃森(sen)后(hou)來(lai)也強調薛定諤(e)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)《生(sheng)命(ming)是(shi)(shi)(shi)什么(me)?》一書對(dui)他的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)重(zhong)要(yao)影響(xiang),他甚至說他在(zai)芝加哥大(da)(da)(da)學(xue)時(shi)讀了(le)這(zhe)本(ben)(ben)書之(zhi)后(hou),就立志要(yao)破解基(ji)因的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)奧秘。如果(guo)這(zhe)是(shi)(shi)(shi)真(zhen)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de),我們就很難明(ming)白(bai)(bai),為(wei)什么(me)沃森(sen)向印第安那大(da)(da)(da)學(xue)申(shen)請研究(jiu)(jiu)生(sheng)時(shi),申(shen)請的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)(shi)(shi)鳥類學(xue)。由于(yu)印第安那大(da)(da)(da)學(xue)動物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)系沒(mei)有(you)鳥類學(xue)專業,在(zai)系主任的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)建議下,沃森(sen)才(cai)轉而(er)(er)從事遺傳(chuan)學(xue)研究(jiu)(jiu)。當(dang)時(shi)大(da)(da)(da)遺傳(chuan)學(xue)家赫爾曼·繆(mou)(mou)勒(le)(HermannMuller)恰好正在(zai)印第安那大(da)(da)(da)學(xue)任教授(shou),沃森(sen)不僅(jin)上過(guo)繆(mou)(mou)勒(le)關于(yu)“突(tu)變(bian)和(he)基(ji)因”的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)課(ke)(分數(shu)得(de)A),而(er)(er)且(qie)考慮過(guo)要(yao)當(dang)他的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)研究(jiu)(jiu)生(sheng)。但(dan)覺得(de)繆(mou)(mou)勒(le)研究(jiu)(jiu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)果(guo)蠅在(zai)遺傳(chuan)學(xue)上已(yi)過(guo)了(le)輝煌時(shi)期,才(cai)改拜(bai)研究(jiu)(jiu)噬(shi)菌(jun)體(ti)遺傳(chuan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)薩爾瓦多·盧(lu)里(li)亞(SalvadorLuria)為(wei)師。但(dan)是(shi)(shi)(shi),繆(mou)(mou)勒(le)關于(yu)遺傳(chuan)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)質(zhi)(zhi)必須具有(you)自催(cui)化、異催(cui)化和(he)突(tu)變(bian)三重(zhong)性(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)觀念,想必對(dui)沃森(sen)有(you)深刻(ke)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影響(xiang)。正是(shi)(shi)(shi)因為(wei)沃森(sen)和(he)克(ke)(ke)里(li)克(ke)(ke)堅信(xin)DNA是(shi)(shi)(shi)遺傳(chuan)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)質(zhi)(zhi),并且(qie)理解遺傳(chuan)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)質(zhi)(zhi)應該有(you)什么(me)樣的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)特性(xing)(xing)(xing),才(cai)能根據(ju)如此(ci)少(shao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)數(shu)據(ju),做出(chu)如此(ci)重(zhong)大(da)(da)(da)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)發現。
他們根據的(de)(de)數據僅(jin)有三條:第一條是(shi)當時已廣為(wei)(wei)人(ren)知的(de)(de),即DNA由(you)六種(zhong)(zhong)(zhong)小分子組(zu)成(cheng):脫氧核糖,磷酸和四(si)種(zhong)(zhong)(zhong)堿基(A、G、T、C),由(you)這(zhe)些小分子組(zu)成(cheng)了四(si)種(zhong)(zhong)(zhong)核苷(gan)(gan)酸,這(zhe)四(si)種(zhong)(zhong)(zhong)核苷(gan)(gan)酸組(zu)成(cheng)了DNA。第二條證據是(shi)最新的(de)(de),弗蘭(lan)克林得到的(de)(de)衍射(she)照片(pian)表明(ming),DNA是(shi)由(you)兩條長鏈組(zu)成(cheng)的(de)(de)雙螺旋,寬度(du)為(wei)(wei)20埃。第三條證據是(shi)最為(wei)(wei)關鍵的(de)(de)。美國生物(wu)化學家埃爾文·查戈夫(ErwinChargaff)測定DNA的(de)(de)分子組(zu)成(cheng),發現DNA中的(de)(de)4種(zhong)(zhong)(zhong)堿基的(de)(de)含量并不是(shi)傳統認為(wei)(wei)的(de)(de)等(deng)量的(de)(de),雖然在不同物(wu)種(zhong)(zhong)(zhong)中四(si)種(zhong)(zhong)(zhong)堿基的(de)(de)含量不同,但是(shi)A和T的(de)(de)含量總是(shi)相等(deng),G和C的(de)(de)含量也相等(deng)。
查加(jia)夫早在1950年(nian)(nian)就(jiu)已發布了(le)這個(ge)(ge)重要(yao)結果(guo),但奇(qi)怪(guai)的(de)是,研(yan)究(jiu)DNA分子(zi)結構的(de)這三個(ge)(ge)實驗室都將它忽略了(le)。甚至在查加(jia)夫1951年(nian)(nian)春天親訪(fang)劍橋,與(yu)沃(wo)森(sen)和克里克見面后(hou),沃(wo)森(sen)和克里克對(dui)他的(de)結果(guo)也不加(jia)重視(shi)。在沃(wo)森(sen)和克里克終于(yu)意識到(dao)查加(jia)夫比(bi)值的(de)重要(yao)性,并(bing)請劍橋的(de)青年(nian)(nian)數學家約翰·格里菲斯(JohnGriffith)計算出A吸(xi)(xi)引(yin)(yin)T,G吸(xi)(xi)引(yin)(yin)C,A+T的(de)寬度與(yu)G+C的(de)寬度相等之后(hou),很快(kuai)就(jiu)拼(pin)湊出了(le)DNA分子(zi)的(de)正(zheng)確模(mo)型(xing)。
沃森(sen)和(he)克里克在1953年4月25日(ri)的(de)(de)《自(zi)然》雜志上以(yi)1000多字和(he)一(yi)幅插圖的(de)(de)短文公(gong)布(bu)了(le)(le)他們的(de)(de)發(fa)現。在論文中(zhong),沃森(sen)和(he)克里克以(yi)謙遜(xun)的(de)(de)筆調,暗(an)示了(le)(le)這(zhe)個(ge)結構模型在遺傳(chuan)上的(de)(de)重(zhong)要性:“我們并非沒有注意(yi)到,我們所推(tui)測(ce)的(de)(de)特殊配對(dui)立(li)即(ji)暗(an)示了(le)(le)遺傳(chuan)物質的(de)(de)復制機(ji)理(li)。”在隨后(hou)發(fa)表(biao)的(de)(de)論文中(zhong),沃森(sen)和(he)克里克詳(xiang)細地說明(ming)了(le)(le)DNA雙螺旋模型對(dui)遺傳(chuan)學研究的(de)(de)重(zhong)大意(yi)義:一(yi)、它(ta)能夠說明(ming)遺傳(chuan)物質的(de)(de)自(zi)我復制。這(zhe)個(ge)“半保(bao)留(liu)(liu)復制”的(de)(de)設想后(hou)來(lai)被馬修·麥賽爾遜(xun)(MatthewMeselson)和(he)富(fu)蘭克林·斯塔勒(FranklinW.Stahl)用同位素追蹤實驗證實。二、它(ta)能夠說明(ming)遺傳(chuan)物質是(shi)如何攜帶遺傳(chuan)信息的(de)(de)。三、它(ta)能夠說明(ming)基因是(shi)如何突變的(de)(de)。基因突變是(shi)由(you)于(yu)堿基序列發(fa)生了(le)(le)變化,這(zhe)樣的(de)(de)變化可(ke)以(yi)通過復制而(er)得到保(bao)留(liu)(liu)。
但是(shi)(shi)遺傳(chuan)物質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)第(di)四個特(te)征,即遺傳(chuan)信息怎樣(yang)得到(dao)(dao)(dao)表(biao)(biao)達以控制細(xi)(xi)胞(bao)活動呢?這(zhe)個模(mo)型(xing)無法解釋,沃(wo)(wo)森(sen)和(he)克(ke)(ke)里克(ke)(ke)當(dang)(dang)時也公開承認(ren)他們不(bu)(bu)知道DNA如何(he)能(neng)(neng)“對細(xi)(xi)胞(bao)有(you)(you)高度特(te)殊的(de)(de)作用”。不(bu)(bu)過(guo),這(zhe)時,基(ji)(ji)因的(de)(de)主(zhu)要(yao)功能(neng)(neng)是(shi)(shi)控制蛋白(bai)(bai)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)合(he)成(cheng),這(zhe)種觀點已成(cheng)為一(yi)(yi)(yi)個共識。那么基(ji)(ji)因又是(shi)(shi)如何(he)控制蛋白(bai)(bai)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)合(he)成(cheng)呢?有(you)(you)沒(mei)有(you)(you)可(ke)能(neng)(neng)以DNA為模(mo)板,直接(jie)(jie)(jie)(jie)在(zai)(zai)DNA上面將氨基(ji)(ji)酸(suan)連(lian)(lian)(lian)接(jie)(jie)(jie)(jie)成(cheng)蛋白(bai)(bai)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)?在(zai)(zai)沃(wo)(wo)森(sen)和(he)克(ke)(ke)里克(ke)(ke)提(ti)出DNA雙螺旋模(mo)型(xing)后(hou)的(de)(de)一(yi)(yi)(yi)段時間(jian)內,即有(you)(you)人(ren)如此假設(she),認(ren)為DNA結構中(zhong),在(zai)(zai)不(bu)(bu)同(tong)(tong)的(de)(de)堿(jian)基(ji)(ji)對之間(jian)形(xing)成(cheng)形(xing)狀不(bu)(bu)同(tong)(tong)的(de)(de)“窟窿(long)”,不(bu)(bu)同(tong)(tong)的(de)(de)氨基(ji)(ji)酸(suan)插在(zai)(zai)這(zhe)些窟窿(long)中(zhong),就能(neng)(neng)連(lian)(lian)(lian)成(cheng)特(te)定序列的(de)(de)蛋白(bai)(bai)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)。但是(shi)(shi)這(zhe)個假說,面臨著一(yi)(yi)(yi)大(da)難題:染色(se)體DNA存在(zai)(zai)于(yu)(yu)細(xi)(xi)胞(bao)核(he)中(zhong),而絕大(da)多數蛋白(bai)(bai)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)都(dou)在(zai)(zai)細(xi)(xi)胞(bao)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)中(zhong),細(xi)(xi)胞(bao)核(he)和(he)細(xi)(xi)胞(bao)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)由大(da)分子無法通過(guo)的(de)(de)核(he)膜隔離開,如果(guo)由DNA直接(jie)(jie)(jie)(jie)合(he)成(cheng)蛋白(bai)(bai)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi),蛋白(bai)(bai)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)無法跑(pao)到(dao)(dao)(dao)細(xi)(xi)胞(bao)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)。另一(yi)(yi)(yi)類核(he)酸(suan)RNA倒是(shi)(shi)主(zhu)要(yao)存在(zai)(zai)于(yu)(yu)細(xi)(xi)胞(bao)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)中(zhong)。RNA和(he)DNA的(de)(de)成(cheng)分很(hen)相似,只有(you)(you)兩點不(bu)(bu)同(tong)(tong),它有(you)(you)核(he)糖(tang)而沒(mei)有(you)(you)脫氧核(he)糖(tang),有(you)(you)尿嘧(mi)啶(U)而沒(mei)有(you)(you)胸(xiong)腺嘧(mi)啶(T)。早在(zai)(zai)1952年,在(zai)(zai)提(ti)出DNA雙螺旋模(mo)型(xing)之前(qian),沃(wo)(wo)森(sen)就已設(she)想遺傳(chuan)信息的(de)(de)傳(chuan)遞途徑是(shi)(shi)由DNA傳(chuan)到(dao)(dao)(dao)RNA,再由RNA傳(chuan)到(dao)(dao)(dao)蛋白(bai)(bai)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)。在(zai)(zai)1953~1954年間(jian),沃(wo)(wo)森(sen)進一(yi)(yi)(yi)步(bu)思考了這(zhe)個問題。他認(ren)為在(zai)(zai)基(ji)(ji)因表(biao)(biao)達時,DNA從細(xi)(xi)胞(bao)核(he)轉移到(dao)(dao)(dao)了細(xi)(xi)胞(bao)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi),其脫氧核(he)糖(tang)轉變成(cheng)核(he)糖(tang),變成(cheng)了雙鏈(lian)RNA,然后(hou)再以堿(jian)基(ji)(ji)對之間(jian)的(de)(de)窟窿(long)為模(mo)板合(he)成(cheng)蛋白(bai)(bai)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)。這(zhe)個過(guo)于(yu)(yu)離奇的(de)(de)設(she)想在(zai)(zai)提(ti)交發表(biao)(biao)之前(qian)被克(ke)(ke)里克(ke)(ke)否決了。克(ke)(ke)里克(ke)(ke)指出,DNA和(he)RNA本身都(dou)不(bu)(bu)可(ke)能(neng)(neng)直接(jie)(jie)(jie)(jie)充當(dang)(dang)連(lian)(lian)(lian)接(jie)(jie)(jie)(jie)氨基(ji)(ji)酸(suan)的(de)(de)模(mo)板。遺傳(chuan)信息僅僅體現在(zai)(zai)DNA的(de)(de)堿(jian)基(ji)(ji)序列上,還需(xu)要(yao)一(yi)(yi)(yi)種連(lian)(lian)(lian)接(jie)(jie)(jie)(jie)物將堿(jian)基(ji)(ji)序列和(he)氨基(ji)(ji)酸(suan)連(lian)(lian)(lian)接(jie)(jie)(jie)(jie)起來。這(zhe)個“連(lian)(lian)(lian)接(jie)(jie)(jie)(jie)物假說”,很(hen)快就被實(shi)(shi)驗證實(shi)(shi)了。
1958年(nian),克(ke)(ke)里克(ke)(ke)提出(chu)了(le)兩(liang)個(ge)學(xue)說(shuo),奠定(ding)了(le)分子遺(yi)(yi)傳(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)學(xue)的(de)(de)理論(lun)基礎(chu)。第(di)(di)一(yi)個(ge)學(xue)說(shuo)是“序(xu)列假說(shuo)”,它認為一(yi)段核酸(suan)的(de)(de)特殊(shu)性完(wan)全由它的(de)(de)堿基序(xu)列所(suo)決定(ding),堿基序(xu)列編碼一(yi)個(ge)特定(ding)蛋(dan)(dan)(dan)白(bai)質的(de)(de)氨(an)基酸(suan)序(xu)列,蛋(dan)(dan)(dan)白(bai)質的(de)(de)氨(an)基酸(suan)序(xu)列決定(ding)了(le)蛋(dan)(dan)(dan)白(bai)質的(de)(de)三維結構。第(di)(di)二(er)個(ge)學(xue)說(shuo)是“中(zhong)(zhong)心法(fa)(fa)則(ze)”,遺(yi)(yi)傳(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)信息只能(neng)從核酸(suan)傳(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)遞(di)給(gei)(gei)核酸(suan),或核酸(suan)傳(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)遞(di)給(gei)(gei)蛋(dan)(dan)(dan)白(bai)質,而不能(neng)從蛋(dan)(dan)(dan)白(bai)質傳(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)遞(di)給(gei)(gei)蛋(dan)(dan)(dan)白(bai)質,或從蛋(dan)(dan)(dan)白(bai)質傳(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)回(hui)核酸(suan)。沃(wo)森后來把中(zhong)(zhong)心法(fa)(fa)則(ze)更明確地表(biao)示為遺(yi)(yi)傳(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)信息只能(neng)從DNA傳(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)到(dao)RNA,再由RNA傳(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)到(dao)蛋(dan)(dan)(dan)白(bai)質,以致在1970年(nian)發現了(le)病毒中(zhong)(zhong)存在由RNA合成DNA的(de)(de)反轉錄現象(xiang)后,人們(men)都(dou)說(shuo)中(zhong)(zhong)心法(fa)(fa)則(ze)需要修正(zheng),要加一(yi)條遺(yi)(yi)傳(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)信息也能(neng)從RNA傳(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)到(dao)DNA.事實上,根據克(ke)(ke)里克(ke)(ke)原來的(de)(de)說(shuo)法(fa)(fa),中(zhong)(zhong)心法(fa)(fa)則(ze)并無修正(zheng)的(de)(de)必要。
堿(jian)(jian)基序列(lie)是(shi)(shi)如何(he)編(bian)(bian)碼(ma)(ma)(ma)氨基酸(suan)的(de)(de)呢?克(ke)里克(ke)在這(zhe)(zhe)個(ge)(ge)破(po)譯這(zhe)(zhe)個(ge)(ge)遺傳(chuan)密(mi)碼(ma)(ma)(ma)的(de)(de)問題上也(ye)做(zuo)出了(le)重大的(de)(de)貢(gong)獻。組(zu)(zu)成(cheng)蛋(dan)白質(zhi)的(de)(de)氨基酸(suan)有(you)(you)(you)二(er)十(shi)(shi)種,而堿(jian)(jian)基只(zhi)有(you)(you)(you)四(si)種,顯(xian)然(ran),不可(ke)能由一(yi)(yi)個(ge)(ge)堿(jian)(jian)基編(bian)(bian)碼(ma)(ma)(ma)一(yi)(yi)個(ge)(ge)氨基酸(suan)。如果由兩(liang)個(ge)(ge)堿(jian)(jian)基編(bian)(bian)碼(ma)(ma)(ma)一(yi)(yi)個(ge)(ge)氨基酸(suan),只(zhi)有(you)(you)(you)十(shi)(shi)六種(4的(de)(de)2次方)組(zu)(zu)合(he),也(ye)還不夠。因此(ci)(ci),至少(shao)由三個(ge)(ge)堿(jian)(jian)基編(bian)(bian)碼(ma)(ma)(ma)一(yi)(yi)個(ge)(ge)氨基酸(suan),共(gong)有(you)(you)(you)六十(shi)(shi)四(si)種組(zu)(zu)合(he),才(cai)能滿(man)足(zu)需要。1961年,克(ke)里克(ke)等人在噬(shi)菌體T4中(zhong)用遺傳(chuan)學(xue)方法證明了(le)蛋(dan)白質(zhi)中(zhong)一(yi)(yi)個(ge)(ge)氨基酸(suan)的(de)(de)順序是(shi)(shi)由三個(ge)(ge)堿(jian)(jian)基編(bian)(bian)碼(ma)(ma)(ma)的(de)(de)(稱為(wei)一(yi)(yi)個(ge)(ge)密(mi)碼(ma)(ma)(ma)子(zi)(zi))。同一(yi)(yi)年,兩(liang)位(wei)美國分子(zi)(zi)遺傳(chuan)學(xue)家馬(ma)歇(xie)爾·尼倫伯格(MarshallNirenberg)和約翰(han)·馬(ma)特哈伊(JohMatthaei)破(po)解了(le)第一(yi)(yi)個(ge)(ge)密(mi)碼(ma)(ma)(ma)子(zi)(zi)。到(dao)1966年,全部六十(shi)(shi)四(si)個(ge)(ge)密(mi)碼(ma)(ma)(ma)子(zi)(zi)(包括三個(ge)(ge)合(he)成(cheng)終止信號)被鑒(jian)定(ding)出來(lai)。作為(wei)所有(you)(you)(you)生(sheng)(sheng)物(wu)來(lai)自(zi)同一(yi)(yi)個(ge)(ge)祖(zu)先的(de)(de)證據之一(yi)(yi),密(mi)碼(ma)(ma)(ma)子(zi)(zi)在所有(you)(you)(you)生(sheng)(sheng)物(wu)中(zhong)都是(shi)(shi)基本相(xiang)同的(de)(de)。人類從(cong)此(ci)(ci)有(you)(you)(you)了(le)一(yi)(yi)張破(po)解遺傳(chuan)奧秘的(de)(de)密(mi)碼(ma)(ma)(ma)表。
DNA雙螺旋模型(包括(kuo)中心(xin)法(fa)則)的發(fa)(fa)現,是20世紀(ji)最(zui)(zui)為重大(da)的科學(xue)(xue)發(fa)(fa)現之一(yi)(yi),也是生(sheng)物(wu)(wu)學(xue)(xue)歷(li)史上唯一(yi)(yi)可與達爾文(wen)進化(hua)論相比的最(zui)(zui)重大(da)的發(fa)(fa)現,它與自然(ran)選(xuan)擇(ze)一(yi)(yi)起,統一(yi)(yi)了(le)生(sheng)物(wu)(wu)學(xue)(xue)的大(da)概念,標志(zhi)著分(fen)子遺傳學(xue)(xue)的誕生(sheng)。這門(men)綜合了(le)遺傳學(xue)(xue)、生(sheng)物(wu)(wu)化(hua)學(xue)(xue)、生(sheng)物(wu)(wu)物(wu)(wu)理和信息學(xue)(xue),主(zhu)宰(zai)了(le)生(sheng)物(wu)(wu)學(xue)(xue)所有(you)學(xue)(xue)科研究的新生(sheng)學(xue)(xue)科的誕生(sheng),是許多(duo)人共(gong)同(tong)奮斗的結果(guo),而(er)克(ke)(ke)里克(ke)(ke)、威爾金斯、弗(fu)蘭克(ke)(ke)林(lin)和沃(wo)森,特別是克(ke)(ke)里克(ke)(ke),就是其中最(zui)(zui)為杰出的英雄。
1951年(nian)~1953年(nian)在英國期間,詹(zhan)姆斯·杜威·沃森和(he)英國生物學家F.H.C.克(ke)里(li)克(ke)合作,提出了DNA的(de)(de)雙螺旋結構(gou)學說。這個學說不但闡明(ming)了DNA的(de)(de)基本結構(gou),并(bing)且為一個DNA分子(zi)如(ru)何復制(zhi)成兩個結構(gou)相同DNA分子(zi)以(yi)及(ji)DNA怎樣傳遞生物體(ti)的(de)(de)遺傳信(xin)息提供(gong)了合理的(de)(de)說明(ming)。它(ta)被認為是(shi)生物科(ke)學中具有革命(ming)性的(de)(de)發現,是(shi)20世紀(ji)最(zui)重要的(de)(de)科(ke)學成就之一。
由(you)于提出DNA的(de)雙(shuang)螺旋模型學(xue)說,沃森和克(ke)里克(ke)及(ji)M.H.F.威爾金斯(si)一起(qi)獲(huo)得(de)了(le)(le)1962年(nian)諾貝爾生理學(xue)或(huo)醫學(xue)獎(jiang)。著有《基因(yin)的(de)分子生物學(xue)》《雙(shuang)螺旋》等書。此(ci)外,他還獲(huo)得(de)了(le)(le)許多(duo)科學(xue)獎(jiang)和不少大學(xue)的(de)榮譽(yu)學(xue)位(wei)。
此外,沃(wo)森在(zai)生物科(ke)學(xue)的(de)(de)(de)發展中也起了非常大的(de)(de)(de)作(zuo)用,例如在(zai)攻克癌癥(zheng)研究上(shang),在(zai)重組DNA技(ji)術的(de)(de)(de)應(ying)用上(shang)等(deng)等(deng)。他(ta)還是人類基因(yin)組計劃的(de)(de)(de)倡導(dao)者(zhe),1988年至1993年曾(ceng)擔任(ren)人類基因(yin)組計劃的(de)(de)(de)主持人。
沃(wo)森(sen)另一個感興趣的(de)(de)(de)問題(ti)就是教育(yu),他的(de)(de)(de)第一本教科書《基因(yin)的(de)(de)(de)分(fen)子生物(wu)學》為生物(wu)學課本提供了新的(de)(de)(de)標準。隨后陸(lu)續(xu)出版了《細(xi)胞分(fen)子生物(wu)學》《重(zhong)組DNA》。他還(huan)積極探索利(li)用多媒體進行教育(yu)的(de)(de)(de)方法,并且通過互聯網設立DNA學習(xi)中心,這一中心也成為冷泉港實驗室的(de)(de)(de)教育(yu)助手。
沃森(sen)被許多人描(miao)述為(wei):才(cai)華橫溢、直言(yan)不諱、性格怪異。他知識淵(yuan)博(bo)而(er)不迂腐。精力非常旺(wang)盛,從(cong)學生(sheng)時代開始他就很(hen)喜歡打(da)網球。每天都堅持(chi)打(da)一會兒網球。
2019年1月(yue),諾貝爾獎(jiang)得(de)主、被(bei)稱為(wei)世界(jie)“DNA之父”的(de)(de)DNA雙螺(luo)旋結構(gou)的(de)(de)發現者之一美(mei)國(guo)科學家沃(wo)森(JamesWatson)因為(wei)頻(pin)繁發表關于種族間智(zhi)商差異的(de)(de)言論被(bei)美(mei)國(guo)私人機構(gou)冷泉(quan)港(gang)(gang)實驗室剝奪了(le)冷泉(quan)港(gang)(gang)榮譽頭銜(xian)。