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人物簡介

詹姆(mu)斯(si)·杜(du)威·沃(wo)森（JamesDeweyWatson，1928年(nian)(nian)(nian)4月(yue)6日-），男，出(chu)生于美(mei)(mei)國伊(yi)利(li)諾伊(yi)州芝加哥，美(mei)(mei)國分子生物(wu)學家，20世紀分子生物(wu)學的(de)帶頭人之(zhi)(zhi)一，1953年(nian)(nian)(nian)和(he)克(ke)里(li)克(ke)發(fa)現DNA雙螺旋結構(gou)（包括(kuo)中心法則），1962年(nian)(nian)(nian)，沃(wo)森與克(ke)里(li)克(ke)，偕(xie)同威爾金斯(si)共(gong)享諾貝(bei)爾生理學或(huo)醫學獎(jiang)，被譽為(wei)“DNA之(zhi)(zhi)父”。2019年(nian)(nian)(nian)因頻(pin)繁發(fa)表關于種族間(jian)智商(shang)差異的(de)言論(lun)而被美(mei)(mei)國私(si)人機構(gou)冷泉(quan)港實驗室剝奪了(le)冷泉(quan)港榮譽頭銜。

DNA雙(shuang)螺旋結構的(de)發現是20世紀最為(wei)重(zhong)大(da)的(de)科(ke)學(xue)發現之(zhi)一(yi)，和相對論、量(liang)子力學(xue)一(yi)起被譽為(wei)20世紀最重(zhong)要三大(da)科(ke)學(xue)發現。繼(ji)愛因斯(si)坦發現相對論之(zhi)后(hou)的(de)又一(yi)劃(hua)時代發現，標志著生物學(xue)研究進入了分子層次。作為(wei)現代生命(ming)科(ke)學(xue)和基因組科(ke)學(xue)的(de)權威(wei)，在沃森等人的(de)推動(dong)下(xia)，“生命(ming)登月”工(gong)程——人類基因組計(ji)劃(hua)在過去10多(duo)年(nian)里成功得以實施，人類第一(yi)次擁有自己的(de)基因圖譜.

在(zai)生(sheng)(sheng)物學歷史上(shang)唯一可與達爾文進化論(lun)相比的最重(zhong)大(da)的發現，它與自然選擇一起，統一了生(sheng)(sheng)物學的大(da)概念，標志著(zhu)分子遺傳(chuan)學的誕生(sheng)(sheng)。是(shi)科學史上(shang)的一個重(zhong)要里程碑(bei)。

主要經歷

科學研究

實驗競爭

20世紀(ji)40年(nian)代末和(he)50年(nian)代初，在DNA被確認為遺(yi)傳(chuan)(chuan)物質之后，生物學家們不得不面臨著一個(ge)難題(ti)：DNA應該(gai)有(you)什么樣的(de)結(jie)(jie)構，才能擔(dan)當(dang)遺(yi)傳(chuan)(chuan)的(de)重任？它必須(xu)能夠攜帶遺(yi)傳(chuan)(chuan)信(xin)息(xi)，能夠自我(wo)復(fu)制(zhi)傳(chuan)(chuan)遞遺(yi)傳(chuan)(chuan)信(xin)息(xi)，能夠讓遺(yi)傳(chuan)(chuan)信(xin)息(xi)得到表達以控(kong)制(zhi)細胞活動，并(bing)且能夠突(tu)(tu)變并(bing)保留(liu)突(tu)(tu)變。這四(si)點(dian)，缺一不可(ke)，如(ru)何建構一個(ge)DNA分子(zi)模(mo)型(xing)解釋這一切(qie)？當(dang)時主要有(you)三(san)個(ge)實(shi)(shi)驗(yan)室(shi)幾乎同時在研(yan)(yan)究(jiu)DNA分子(zi)模(mo)型(xing)。第一個(ge)實(shi)(shi)驗(yan)室(shi)是(shi)倫敦(dun)國(guo)王學院的(de)威爾金斯(si)、富(fu)蘭克林實(shi)(shi)驗(yan)室(shi)，他(ta)們用X射(she)線(xian)衍射(she)法研(yan)(yan)究(jiu)DNA的(de)晶體結(jie)(jie)構。當(dang)X射(she)線(xian)照射(she)到生物大(da)分子(zi)的(de)晶體時，晶格中(zhong)的(de)原(yuan)子(zi)或(huo)分子(zi)會使射(she)線(xian)發生偏轉，根據得到的(de)衍射(she)圖像(xiang)，可(ke)以推測分子(zi)大(da)致的(de)結(jie)(jie)構和(he)形(xing)狀(zhuang)。第二個(ge)實(shi)(shi)驗(yan)室(shi)是(shi)加州理工學院的(de)大(da)化學家萊納(na)斯(si)·鮑林（LinusPauling）實(shi)(shi)驗(yan)室(shi)。在此(ci)之前，鮑林已發現了蛋(dan)白質的(de)a螺旋(xuan)結(jie)(jie)構。第三(san)個(ge)則是(shi)個(ge)非正式的(de)研(yan)(yan)究(jiu)小組，事實(shi)(shi)上他(ta)們可(ke)說(shuo)是(shi)不務正業。

1951年，23歲的(de)(de)(de)年輕(qing)的(de)(de)(de)遺傳學家沃森(sen)于從美(mei)國到劍橋大學做博士(shi)后時，雖然其(qi)真(zhen)實意(yi)圖(tu)是(shi)要研究DNA分(fen)子(zi)結構，掛(gua)著(zhu)的(de)(de)(de)課題(ti)項目(mu)卻是(shi)研究煙草花葉病(bing)毒。比他年長(chang)12歲的(de)(de)(de)克(ke)(ke)里克(ke)(ke)當(dang)時正在做博士(shi)論文(wen)，論文(wen)題(ti)目(mu)是(shi)“多(duo)肽和蛋白質：X射(she)線研究”。沃森(sen)說服與他分(fen)享同一個辦公(gong)室的(de)(de)(de)克(ke)(ke)里克(ke)(ke)一起研究DNA分(fen)子(zi)模型，他需要克(ke)(ke)里克(ke)(ke)在X射(she)線晶體衍射(she)學方面的(de)(de)(de)知識。

1951年10月(yue),沃(wo)(wo)森(sen)和同(tong)事(shi)克(ke)里(li)克(ke)一開始拼湊模型(xing)，幾經嘗試，終于(yu)在(zai)1953年3月(yue)獲得(de)了正確的(de)(de)模型(xing)。關于(yu)這三個(ge)(ge)實驗室(shi)如何(he)明(ming)爭暗斗，互相競(jing)(jing)爭，由(you)于(yu)沃(wo)(wo)森(sen)一本(ben)風靡全球的(de)(de)自(zi)傳《雙螺旋》而廣(guang)為人(ren)(ren)知。值得(de)探討的(de)(de)一個(ge)(ge)問題是(shi)：為什么(me)沃(wo)(wo)森(sen)和克(ke)里(li)克(ke)既不(bu)像威(wei)(wei)爾金(jin)斯和富蘭克(ke)林那(nei)樣擁(yong)有(you)第(di)一手(shou)的(de)(de)實驗資料，又不(bu)像鮑(bao)林那(nei)樣有(you)建(jian)構分子模型(xing)的(de)(de)豐富經驗（他們兩個(ge)(ge)人(ren)(ren)都是(shi)第(di)一次建(jian)構分子模型(xing)），卻(que)能(neng)在(zai)這場競(jing)(jing)賽中獲勝？這些(xie)人(ren)(ren)中，除了沃(wo)(wo)森(sen)，都不(bu)是(shi)遺(yi)傳學家(jia)，而是(shi)物理學家(jia)或化(hua)學家(jia)。威(wei)(wei)爾金(jin)斯雖然在(zai)1950年最(zui)早研究DNA的(de)(de)晶體結(jie)構，當時(shi)卻(que)對DNA究竟(jing)在(zai)細胞中干什么(me)一無(wu)所知，在(zai)1951年才(cai)覺得(de)DNA可能(neng)參與了核蛋白所控制的(de)(de)遺(yi)傳。富蘭克(ke)林也不(bu)了解(jie)DNA在(zai)生(sheng)物細胞中的(de)(de)重要性(xing)。鮑(bao)林研究DNA分子，則(ze)純屬偶然。

1951年(nian)11月，他在(zai)《美(mei)國化學(xue)學(xue)會雜(za)志》上看到一篇(pian)核酸(suan)結構的(de)(de)論(lun)文，覺得荒唐可笑，為了反駁這(zhe)篇(pian)論(lun)文，才(cai)著手建立DNA分子(zi)模型。他是把DNA分子(zi)當作化合物(wu)，而不是遺傳物(wu)質來研(yan)究的(de)(de)。這(zhe)兩個(ge)研(yan)究小組完(wan)全根(gen)(gen)據晶體衍射圖建構模型，鮑林甚至根(gen)(gen)據的(de)(de)是30年(nian)代(dai)拍攝(she)的(de)(de)模糊不清的(de)(de)衍射照片。不理解DNA的(de)(de)生物(wu)學(xue)功能(neng)，單純根(gen)(gen)據晶體衍射圖，有(you)太(tai)多的(de)(de)可能(neng)性供選擇，是很難(nan)得出正確的(de)(de)模型的(de)(de)。

遺傳物質

沃森(sen)在(zai)1951年(nian)到(dao)劍橋(qiao)之(zhi)前(qian)，曾經做過(guo)(guo)用同位(wei)素標記追(zhui)蹤(zong)噬菌(jun)(jun)體DNA的(de)(de)(de)(de)(de)實驗，堅信DNA就(jiu)是遺(yi)(yi)(yi)(yi)傳物(wu)(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)。據(ju)(ju)他(ta)(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)回(hui)憶，他(ta)(ta)到(dao)劍橋(qiao)后(hou)發(fa)現克(ke)里(li)(li)(li)克(ke)也是“知道DNA比蛋白質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)更(geng)為(wei)重(zhong)要的(de)(de)(de)(de)(de)人(ren)”。但(dan)是按(an)克(ke)里(li)(li)(li)克(ke)本人(ren)的(de)(de)(de)(de)(de)說法(fa)，他(ta)(ta)當(dang)(dang)時對DNA所知不多(duo)，并未覺得(de)(de)它在(zai)遺(yi)(yi)(yi)(yi)傳上比蛋白質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)更(geng)重(zhong)要，只是認為(wei)DNA作為(wei)與核(he)蛋白結合的(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)，值(zhi)(zhi)得(de)(de)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)。對一(yi)名研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)生(sheng)來(lai)說，確定一(yi)種(zhong)未知分子(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)結構，就(jiu)是一(yi)個值(zhi)(zhi)得(de)(de)一(yi)試的(de)(de)(de)(de)(de)課(ke)題(ti)。在(zai)確信了(le)DNA是遺(yi)(yi)(yi)(yi)傳物(wu)(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)之(zhi)后(hou)，還必(bi)須理解遺(yi)(yi)(yi)(yi)傳物(wu)(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)需要什么(me)樣(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)性質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)才(cai)(cai)能發(fa)揮基(ji)(ji)因的(de)(de)(de)(de)(de)功能。像克(ke)里(li)(li)(li)克(ke)和(he)威爾(er)金斯，沃森(sen)后(hou)來(lai)也強調(diao)薛定諤的(de)(de)(de)(de)(de)《生(sheng)命是什么(me)？》一(yi)書對他(ta)(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)重(zhong)要影(ying)響，他(ta)(ta)甚(shen)至說他(ta)(ta)在(zai)芝(zhi)加哥大(da)學(xue)(xue)時讀(du)了(le)這本書之(zhi)后(hou)，就(jiu)立志(zhi)要破解基(ji)(ji)因的(de)(de)(de)(de)(de)奧秘(mi)。如(ru)果這是真的(de)(de)(de)(de)(de)，我們就(jiu)很難(nan)明白，為(wei)什么(me)沃森(sen)向印第安那(nei)(nei)大(da)學(xue)(xue)申請研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)生(sheng)時，申請的(de)(de)(de)(de)(de)是鳥類學(xue)(xue)。由于(yu)印第安那(nei)(nei)大(da)學(xue)(xue)動物(wu)(wu)系沒有(you)鳥類學(xue)(xue)專業(ye)，在(zai)系主任(ren)的(de)(de)(de)(de)(de)建議(yi)下，沃森(sen)才(cai)(cai)轉(zhuan)而從事遺(yi)(yi)(yi)(yi)傳學(xue)(xue)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)。當(dang)(dang)時大(da)遺(yi)(yi)(yi)(yi)傳學(xue)(xue)家赫(he)爾(er)曼(man)·繆(mou)(mou)(mou)勒(le)（HermannMuller）恰好正在(zai)印第安那(nei)(nei)大(da)學(xue)(xue)任(ren)教授，沃森(sen)不僅(jin)上過(guo)(guo)繆(mou)(mou)(mou)勒(le)關(guan)于(yu)“突(tu)變和(he)基(ji)(ji)因”的(de)(de)(de)(de)(de)課(ke)（分數得(de)(de)A），而且(qie)考慮過(guo)(guo)要當(dang)(dang)他(ta)(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)生(sheng)。但(dan)覺得(de)(de)繆(mou)(mou)(mou)勒(le)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)的(de)(de)(de)(de)(de)果蠅在(zai)遺(yi)(yi)(yi)(yi)傳學(xue)(xue)上已(yi)過(guo)(guo)了(le)輝煌時期(qi)，才(cai)(cai)改拜研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)噬菌(jun)(jun)體遺(yi)(yi)(yi)(yi)傳的(de)(de)(de)(de)(de)薩爾(er)瓦多(duo)·盧里(li)(li)(li)亞(ya)（SalvadorLuria）為(wei)師。但(dan)是，繆(mou)(mou)(mou)勒(le)關(guan)于(yu)遺(yi)(yi)(yi)(yi)傳物(wu)(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)必(bi)須具有(you)自催化、異催化和(he)突(tu)變三重(zhong)性的(de)(de)(de)(de)(de)觀念，想必(bi)對沃森(sen)有(you)深(shen)刻的(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響。正是因為(wei)沃森(sen)和(he)克(ke)里(li)(li)(li)克(ke)堅信DNA是遺(yi)(yi)(yi)(yi)傳物(wu)(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)，并且(qie)理解遺(yi)(yi)(yi)(yi)傳物(wu)(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)應該(gai)有(you)什么(me)樣(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)特性，才(cai)(cai)能根據(ju)(ju)如(ru)此(ci)少的(de)(de)(de)(de)(de)數據(ju)(ju)，做出如(ru)此(ci)重(zhong)大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)發(fa)現。

他們(men)根據(ju)的(de)(de)(de)數據(ju)僅(jin)有三(san)條(tiao)(tiao)：第一條(tiao)(tiao)是(shi)(shi)當時已廣為(wei)人(ren)知的(de)(de)(de)，即DNA由(you)(you)六(liu)種(zhong)小分子組(zu)成(cheng)：脫氧核糖(tang)，磷酸(suan)(suan)和四(si)種(zhong)堿基(ji)(ji)(ji)（A、G、T、C），由(you)(you)這些小分子組(zu)成(cheng)了(le)四(si)種(zhong)核苷酸(suan)(suan)，這四(si)種(zhong)核苷酸(suan)(suan)組(zu)成(cheng)了(le)DNA。第二條(tiao)(tiao)證據(ju)是(shi)(shi)最新的(de)(de)(de)，弗(fu)蘭克林得到的(de)(de)(de)衍射照片(pian)表明，DNA是(shi)(shi)由(you)(you)兩條(tiao)(tiao)長(chang)鏈組(zu)成(cheng)的(de)(de)(de)雙螺旋，寬度為(wei)20埃(ai)。第三(san)條(tiao)(tiao)證據(ju)是(shi)(shi)最為(wei)關(guan)鍵(jian)的(de)(de)(de)。美(mei)國生物(wu)化(hua)學(xue)家埃(ai)爾文·查戈夫（ErwinChargaff）測定DNA的(de)(de)(de)分子組(zu)成(cheng)，發現DNA中的(de)(de)(de)4種(zhong)堿基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)含(han)量并不(bu)(bu)是(shi)(shi)傳統認為(wei)的(de)(de)(de)等量的(de)(de)(de)，雖然(ran)在不(bu)(bu)同物(wu)種(zhong)中四(si)種(zhong)堿基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)含(han)量不(bu)(bu)同，但是(shi)(shi)A和T的(de)(de)(de)含(han)量總是(shi)(shi)相等，G和C的(de)(de)(de)含(han)量也相等。

基因模型

查(cha)加(jia)夫早在(zai)1950年(nian)就已發布了這個重要(yao)結果(guo)(guo)，但奇怪的(de)(de)(de)是，研究(jiu)DNA分子結構的(de)(de)(de)這三個實驗室(shi)都將(jiang)它忽略了。甚至(zhi)在(zai)查(cha)加(jia)夫1951年(nian)春天親訪劍橋，與沃森(sen)(sen)(sen)和(he)克(ke)(ke)里(li)(li)克(ke)(ke)見(jian)面(mian)后，沃森(sen)(sen)(sen)和(he)克(ke)(ke)里(li)(li)克(ke)(ke)對他的(de)(de)(de)結果(guo)(guo)也不加(jia)重視(shi)。在(zai)沃森(sen)(sen)(sen)和(he)克(ke)(ke)里(li)(li)克(ke)(ke)終于意識到查(cha)加(jia)夫比值(zhi)的(de)(de)(de)重要(yao)性，并請(qing)劍橋的(de)(de)(de)青年(nian)數學家約(yue)翰(han)·格里(li)(li)菲斯（JohnGriffith）計算出A吸引(yin)T，G吸引(yin)C，A+T的(de)(de)(de)寬(kuan)度(du)與G+C的(de)(de)(de)寬(kuan)度(du)相等之后，很(hen)快就拼湊出了DNA分子的(de)(de)(de)正確(que)模型。

沃森和克里(li)克在1953年4月25日的(de)(de)《自然(ran)》雜(za)志上以(yi)1000多字和一(yi)幅插圖的(de)(de)短文(wen)公布了(le)(le)他們(men)(men)的(de)(de)發現。在論文(wen)中(zhong)，沃森和克里(li)克以(yi)謙遜(xun)的(de)(de)筆調，暗示(shi)(shi)了(le)(le)這(zhe)個結構模型(xing)在遺傳(chuan)上的(de)(de)重要性：“我們(men)(men)并非沒有注意(yi)到(dao)，我們(men)(men)所(suo)推測的(de)(de)特殊(shu)配對立即暗示(shi)(shi)了(le)(le)遺傳(chuan)物質的(de)(de)復(fu)制(zhi)機(ji)理。”在隨后發表的(de)(de)論文(wen)中(zhong)，沃森和克里(li)克詳細(xi)地說明(ming)了(le)(le)DNA雙螺旋模型(xing)對遺傳(chuan)學研(yan)究的(de)(de)重大(da)意(yi)義：一(yi)、它能夠(gou)(gou)說明(ming)遺傳(chuan)物質的(de)(de)自我復(fu)制(zhi)。這(zhe)個“半保留(liu)復(fu)制(zhi)”的(de)(de)設(she)想后來被馬(ma)修·麥(mai)賽爾遜(xun)（MatthewMeselson）和富(fu)蘭(lan)克林·斯塔(ta)勒（FranklinW.Stahl）用同位素(su)追蹤實驗證實。二、它能夠(gou)(gou)說明(ming)遺傳(chuan)物質是如何攜帶(dai)遺傳(chuan)信息的(de)(de)。三(san)、它能夠(gou)(gou)說明(ming)基因是如何突(tu)變的(de)(de)。基因突(tu)變是由于(yu)堿基序(xu)列發生了(le)(le)變化(hua)，這(zhe)樣的(de)(de)變化(hua)可以(yi)通過復(fu)制(zhi)而得到(dao)保留(liu)。

但是遺傳物質(zhi)(zhi)(zhi)的第四個特征，即遺傳信(xin)息(xi)怎樣得到表達以(yi)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)細(xi)胞(bao)活(huo)動呢(ni)？這(zhe)(zhe)個模(mo)型無(wu)法解釋，沃(wo)(wo)森(sen)和(he)克(ke)里(li)克(ke)當時(shi)也(ye)公(gong)開承認(ren)他們不(bu)知道DNA如(ru)何能(neng)“對細(xi)胞(bao)有高度(du)特殊的作用”。不(bu)過(guo)，這(zhe)(zhe)時(shi)，基(ji)(ji)因(yin)的主要功(gong)能(neng)是控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)蛋(dan)白(bai)(bai)(bai)質(zhi)(zhi)(zhi)的合成(cheng)，這(zhe)(zhe)種(zhong)觀點已成(cheng)為一(yi)個共識。那么基(ji)(ji)因(yin)又(you)是如(ru)何控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)蛋(dan)白(bai)(bai)(bai)質(zhi)(zhi)(zhi)的合成(cheng)呢(ni)？有沒有可能(neng)以(yi)DNA為模(mo)板，直(zhi)接(jie)(jie)在(zai)DNA上面將氨基(ji)(ji)酸(suan)連(lian)(lian)接(jie)(jie)成(cheng)蛋(dan)白(bai)(bai)(bai)質(zhi)(zhi)(zhi)？在(zai)沃(wo)(wo)森(sen)和(he)克(ke)里(li)克(ke)提(ti)出DNA雙(shuang)(shuang)螺(luo)(luo)旋(xuan)模(mo)型后的一(yi)段時(shi)間(jian)內，即有人如(ru)此假(jia)設(she)，認(ren)為DNA結構(gou)中，在(zai)不(bu)同(tong)(tong)的堿(jian)(jian)基(ji)(ji)對之(zhi)(zhi)間(jian)形成(cheng)形狀不(bu)同(tong)(tong)的“窟(ku)(ku)窿(long)”，不(bu)同(tong)(tong)的氨基(ji)(ji)酸(suan)插在(zai)這(zhe)(zhe)些窟(ku)(ku)窿(long)中，就(jiu)能(neng)連(lian)(lian)成(cheng)特定序列的蛋(dan)白(bai)(bai)(bai)質(zhi)(zhi)(zhi)。但是這(zhe)(zhe)個假(jia)說，面臨著(zhu)一(yi)大難題(ti)：染色(se)體(ti)DNA存在(zai)于(yu)細(xi)胞(bao)核(he)中，而絕大多數蛋(dan)白(bai)(bai)(bai)質(zhi)(zhi)(zhi)都在(zai)細(xi)胞(bao)質(zhi)(zhi)(zhi)中，細(xi)胞(bao)核(he)和(he)細(xi)胞(bao)質(zhi)(zhi)(zhi)由大分子無(wu)法通過(guo)的核(he)膜隔離開，如(ru)果(guo)由DNA直(zhi)接(jie)(jie)合成(cheng)蛋(dan)白(bai)(bai)(bai)質(zhi)(zhi)(zhi)，蛋(dan)白(bai)(bai)(bai)質(zhi)(zhi)(zhi)無(wu)法跑到細(xi)胞(bao)質(zhi)(zhi)(zhi)。另一(yi)類核(he)酸(suan)RNA倒(dao)是主要存在(zai)于(yu)細(xi)胞(bao)質(zhi)(zhi)(zhi)中。RNA和(he)DNA的成(cheng)分很(hen)相似，只有兩點不(bu)同(tong)(tong)，它有核(he)糖而沒有脫氧核(he)糖，有尿嘧(mi)啶（U）而沒有胸腺嘧(mi)啶（T）。早在(zai)1952年，在(zai)提(ti)出DNA雙(shuang)(shuang)螺(luo)(luo)旋(xuan)模(mo)型之(zhi)(zhi)前，沃(wo)(wo)森(sen)就(jiu)已設(she)想遺傳信(xin)息(xi)的傳遞途徑(jing)是由DNA傳到RNA，再(zai)由RNA傳到蛋(dan)白(bai)(bai)(bai)質(zhi)(zhi)(zhi)。在(zai)1953～1954年間(jian)，沃(wo)(wo)森(sen)進一(yi)步思考(kao)了(le)這(zhe)(zhe)個問題(ti)。他認(ren)為在(zai)基(ji)(ji)因(yin)表達時(shi)，DNA從細(xi)胞(bao)核(he)轉移(yi)到了(le)細(xi)胞(bao)質(zhi)(zhi)(zhi)，其脫氧核(he)糖轉變成(cheng)核(he)糖，變成(cheng)了(le)雙(shuang)(shuang)鏈RNA，然后再(zai)以(yi)堿(jian)(jian)基(ji)(ji)對之(zhi)(zhi)間(jian)的窟(ku)(ku)窿(long)為模(mo)板合成(cheng)蛋(dan)白(bai)(bai)(bai)質(zhi)(zhi)(zhi)。這(zhe)(zhe)個過(guo)于(yu)離奇的設(she)想在(zai)提(ti)交發(fa)表之(zhi)(zhi)前被(bei)克(ke)里(li)克(ke)否決了(le)。克(ke)里(li)克(ke)指出，DNA和(he)RNA本身(shen)都不(bu)可能(neng)直(zhi)接(jie)(jie)充(chong)當連(lian)(lian)接(jie)(jie)氨基(ji)(ji)酸(suan)的模(mo)板。遺傳信(xin)息(xi)僅僅體(ti)現在(zai)DNA的堿(jian)(jian)基(ji)(ji)序列上，還需要一(yi)種(zhong)連(lian)(lian)接(jie)(jie)物將堿(jian)(jian)基(ji)(ji)序列和(he)氨基(ji)(ji)酸(suan)連(lian)(lian)接(jie)(jie)起來。這(zhe)(zhe)個“連(lian)(lian)接(jie)(jie)物假(jia)說”，很(hen)快就(jiu)被(bei)實驗證實了(le)。

1958年，克里(li)克提出了兩(liang)個學說(shuo)(shuo)(shuo)，奠(dian)定了分(fen)子遺(yi)傳(chuan)學的(de)理(li)論基(ji)礎。第(di)一(yi)(yi)個學說(shuo)(shuo)(shuo)是(shi)“序(xu)列(lie)(lie)假說(shuo)(shuo)(shuo)”，它(ta)認為一(yi)(yi)段核(he)酸(suan)(suan)(suan)的(de)特殊性完全由(you)它(ta)的(de)堿基(ji)序(xu)列(lie)(lie)所(suo)決定，堿基(ji)序(xu)列(lie)(lie)編碼一(yi)(yi)個特定蛋(dan)(dan)(dan)白質(zhi)(zhi)的(de)氨基(ji)酸(suan)(suan)(suan)序(xu)列(lie)(lie)，蛋(dan)(dan)(dan)白質(zhi)(zhi)的(de)氨基(ji)酸(suan)(suan)(suan)序(xu)列(lie)(lie)決定了蛋(dan)(dan)(dan)白質(zhi)(zhi)的(de)三維(wei)結構。第(di)二個學說(shuo)(shuo)(shuo)是(shi)“中(zhong)心(xin)(xin)法則(ze)”，遺(yi)傳(chuan)信(xin)息只能從(cong)(cong)核(he)酸(suan)(suan)(suan)傳(chuan)遞(di)給(gei)核(he)酸(suan)(suan)(suan)，或(huo)核(he)酸(suan)(suan)(suan)傳(chuan)遞(di)給(gei)蛋(dan)(dan)(dan)白質(zhi)(zhi)，而不(bu)能從(cong)(cong)蛋(dan)(dan)(dan)白質(zhi)(zhi)傳(chuan)遞(di)給(gei)蛋(dan)(dan)(dan)白質(zhi)(zhi)，或(huo)從(cong)(cong)蛋(dan)(dan)(dan)白質(zhi)(zhi)傳(chuan)回核(he)酸(suan)(suan)(suan)。沃森(sen)后來把(ba)中(zhong)心(xin)(xin)法則(ze)更明確(que)地表示為遺(yi)傳(chuan)信(xin)息只能從(cong)(cong)DNA傳(chuan)到RNA，再由(you)RNA傳(chuan)到蛋(dan)(dan)(dan)白質(zhi)(zhi)，以致(zhi)在1970年發現了病毒(du)中(zhong)存在由(you)RNA合成DNA的(de)反轉錄現象后，人們都說(shuo)(shuo)(shuo)中(zhong)心(xin)(xin)法則(ze)需要(yao)修(xiu)正(zheng)，要(yao)加一(yi)(yi)條遺(yi)傳(chuan)信(xin)息也(ye)能從(cong)(cong)RNA傳(chuan)到DNA.事實上(shang)，根據克里(li)克原(yuan)來的(de)說(shuo)(shuo)(shuo)法，中(zhong)心(xin)(xin)法則(ze)并無修(xiu)正(zheng)的(de)必要(yao)。

堿(jian)(jian)(jian)(jian)基(ji)(ji)(ji)序列是(shi)如何編(bian)碼(ma)(ma)(ma)氨基(ji)(ji)(ji)酸(suan)的(de)呢？克(ke)里(li)(li)克(ke)在這(zhe)個(ge)(ge)(ge)破譯這(zhe)個(ge)(ge)(ge)遺傳(chuan)(chuan)(chuan)密(mi)碼(ma)(ma)(ma)的(de)問(wen)題上也做(zuo)出了(le)重大的(de)貢獻(xian)。組成(cheng)蛋(dan)白質的(de)氨基(ji)(ji)(ji)酸(suan)有(you)二十(shi)種，而(er)堿(jian)(jian)(jian)(jian)基(ji)(ji)(ji)只有(you)四(si)種，顯然(ran)，不可(ke)能(neng)由(you)(you)一(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)堿(jian)(jian)(jian)(jian)基(ji)(ji)(ji)編(bian)碼(ma)(ma)(ma)一(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)氨基(ji)(ji)(ji)酸(suan)。如果由(you)(you)兩(liang)個(ge)(ge)(ge)堿(jian)(jian)(jian)(jian)基(ji)(ji)(ji)編(bian)碼(ma)(ma)(ma)一(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)氨基(ji)(ji)(ji)酸(suan)，只有(you)十(shi)六(liu)種（4的(de)2次方(fang)）組合(he)，也還不夠。因(yin)此，至少由(you)(you)三個(ge)(ge)(ge)堿(jian)(jian)(jian)(jian)基(ji)(ji)(ji)編(bian)碼(ma)(ma)(ma)一(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)氨基(ji)(ji)(ji)酸(suan)，共有(you)六(liu)十(shi)四(si)種組合(he)，才能(neng)滿足需要。1961年，克(ke)里(li)(li)克(ke)等人(ren)在噬菌(jun)體T4中用遺傳(chuan)(chuan)(chuan)學方(fang)法證(zheng)明了(le)蛋(dan)白質中一(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)氨基(ji)(ji)(ji)酸(suan)的(de)順序是(shi)由(you)(you)三個(ge)(ge)(ge)堿(jian)(jian)(jian)(jian)基(ji)(ji)(ji)編(bian)碼(ma)(ma)(ma)的(de)（稱(cheng)為(wei)一(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)密(mi)碼(ma)(ma)(ma)子(zi)(zi)）。同一(yi)(yi)年，兩(liang)位(wei)美(mei)國分子(zi)(zi)遺傳(chuan)(chuan)(chuan)學家馬(ma)(ma)歇(xie)爾·尼倫伯(bo)格（MarshallNirenberg）和約翰(han)·馬(ma)(ma)特(te)哈(ha)伊（JohMatthaei）破解了(le)第一(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)密(mi)碼(ma)(ma)(ma)子(zi)(zi)。到1966年，全部(bu)六(liu)十(shi)四(si)個(ge)(ge)(ge)密(mi)碼(ma)(ma)(ma)子(zi)(zi)（包括(kuo)三個(ge)(ge)(ge)合(he)成(cheng)終(zhong)止信號(hao)）被鑒(jian)定出來。作為(wei)所有(you)生物來自同一(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)祖先的(de)證(zheng)據之一(yi)(yi)，密(mi)碼(ma)(ma)(ma)子(zi)(zi)在所有(you)生物中都是(shi)基(ji)(ji)(ji)本(ben)相同的(de)。人(ren)類從此有(you)了(le)一(yi)(yi)張(zhang)破解遺傳(chuan)(chuan)(chuan)奧秘的(de)密(mi)碼(ma)(ma)(ma)表(biao)。

DNA雙螺(luo)旋模型（包括中心法則(ze)）的(de)(de)(de)發(fa)現(xian)，是(shi)(shi)(shi)20世(shi)紀(ji)最(zui)為重大(da)的(de)(de)(de)科學(xue)(xue)發(fa)現(xian)之(zhi)一(yi)(yi)，也是(shi)(shi)(shi)生(sheng)(sheng)物(wu)學(xue)(xue)歷(li)史上唯一(yi)(yi)可與達爾(er)文進化(hua)論(lun)相比(bi)的(de)(de)(de)最(zui)重大(da)的(de)(de)(de)發(fa)現(xian)，它與自然(ran)選擇一(yi)(yi)起(qi)，統一(yi)(yi)了(le)(le)生(sheng)(sheng)物(wu)學(xue)(xue)的(de)(de)(de)大(da)概念(nian)，標志著分(fen)子遺傳學(xue)(xue)的(de)(de)(de)誕(dan)生(sheng)(sheng)。這門綜合了(le)(le)遺傳學(xue)(xue)、生(sheng)(sheng)物(wu)化(hua)學(xue)(xue)、生(sheng)(sheng)物(wu)物(wu)理(li)和(he)信息學(xue)(xue)，主宰了(le)(le)生(sheng)(sheng)物(wu)學(xue)(xue)所有(you)學(xue)(xue)科研究的(de)(de)(de)新生(sheng)(sheng)學(xue)(xue)科的(de)(de)(de)誕(dan)生(sheng)(sheng)，是(shi)(shi)(shi)許(xu)多人(ren)共同奮斗的(de)(de)(de)結果，而(er)克(ke)里克(ke)、威爾(er)金斯、弗(fu)蘭克(ke)林和(he)沃(wo)森(sen)，特別是(shi)(shi)(shi)克(ke)里克(ke)，就是(shi)(shi)(shi)其中最(zui)為杰出的(de)(de)(de)英雄。

主要成就

1951年～1953年在英(ying)國期間，詹姆斯·杜威·沃森和英(ying)國生物(wu)學家F.H.C.克里克合作，提出了(le)DNA的(de)雙螺旋結構學說。這個(ge)學說不但闡明了(le)DNA的(de)基本結構，并(bing)且(qie)為一個(ge)DNA分子如何(he)復制成(cheng)兩個(ge)結構相(xiang)同(tong)DNA分子以及DNA怎樣(yang)傳(chuan)遞生物(wu)體的(de)遺傳(chuan)信息提供了(le)合理的(de)說明。它被認為是生物(wu)科(ke)學中具有革命性的(de)發現(xian)，是20世紀(ji)最重(zhong)要的(de)科(ke)學成(cheng)就之一。

由于提(ti)出DNA的雙(shuang)螺旋(xuan)(xuan)模(mo)型學(xue)(xue)說，沃森和(he)(he)克(ke)里克(ke)及M.H.F.威爾金斯一起(qi)獲得了(le)1962年諾貝(bei)爾生理學(xue)(xue)或(huo)醫學(xue)(xue)獎(jiang)。著有《基因的分子(zi)生物學(xue)(xue)》《雙(shuang)螺旋(xuan)(xuan)》等(deng)書(shu)。此外，他還獲得了(le)許多科學(xue)(xue)獎(jiang)和(he)(he)不(bu)少(shao)大(da)學(xue)(xue)的榮譽學(xue)(xue)位。

此(ci)外，沃森在(zai)生物科學的(de)發展中也起了(le)非常大的(de)作用，例如在(zai)攻克癌癥研究上，在(zai)重組(zu)DNA技術的(de)應用上等等。他還是人(ren)(ren)類基因(yin)組(zu)計(ji)劃(hua)的(de)倡導者(zhe)，1988年至1993年曾擔(dan)任人(ren)(ren)類基因(yin)組(zu)計(ji)劃(hua)的(de)主持人(ren)(ren)。

沃(wo)森(sen)另一個感(gan)興趣的問題就是教(jiao)育，他的第一本(ben)教(jiao)科書《基(ji)因的分子生物(wu)學(xue)(xue)》為(wei)生物(wu)學(xue)(xue)課本(ben)提供了新的標準。隨后陸續(xu)出版(ban)了《細胞分子生物(wu)學(xue)(xue)》《重組DNA》。他還積(ji)極探索利用多媒體進行教(jiao)育的方法，并且通過互(hu)聯網設立DNA學(xue)(xue)習中心，這一中心也成為(wei)冷(leng)泉港(gang)實驗室(shi)的教(jiao)育助手。

沃森被許多人描述為：才華橫溢、直言不(bu)諱、性格怪異。他(ta)(ta)知(zhi)識淵博而不(bu)迂(yu)腐(fu)。精力非常(chang)旺盛(sheng)，從學生時代開始(shi)他(ta)(ta)就很喜歡打(da)(da)網球。每天都堅持打(da)(da)一會兒網球。

人物形象

2019年1月，諾貝爾獎得主、被稱為世界“DNA之(zhi)父(fu)”的(de)DNA雙螺(luo)旋結構的(de)發現者之(zhi)一美國(guo)(guo)科學家(jia)沃森(sen)（JamesWatson）因為頻繁發表關(guan)于種族間智商差異的(de)言論被美國(guo)(guo)私人機構冷(leng)泉(quan)港實(shi)驗室剝奪了(le)冷(leng)泉(quan)港榮(rong)譽頭銜。