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人物簡介

詹姆(mu)斯·杜(du)威·沃森（JamesDeweyWatson，1928年(nian)4月6日-），男，出(chu)生于(yu)美國伊(yi)利諾伊(yi)州(zhou)芝加(jia)哥，美國分(fen)子生物(wu)學家，20世紀分(fen)子生物(wu)學的帶頭人之(zhi)一，1953年(nian)和克(ke)里克(ke)發現DNA雙螺旋結構(gou)（包(bao)括中心法則），1962年(nian)，沃森與(yu)克(ke)里克(ke)，偕同威爾金(jin)斯共享諾貝爾生理(li)學或(huo)醫學獎，被(bei)譽為“DNA之(zhi)父”。2019年(nian)因頻繁發表關于(yu)種(zhong)族間智商差(cha)異(yi)的言論而被(bei)美國私(si)人機(ji)構(gou)冷(leng)泉港(gang)實驗室剝(bo)奪(duo)了冷(leng)泉港(gang)榮(rong)譽頭銜。

DNA雙螺旋(xuan)結構的(de)發(fa)現是20世(shi)紀(ji)最為重(zhong)大的(de)科學(xue)發(fa)現之(zhi)一，和相(xiang)對論、量子力學(xue)一起(qi)被譽(yu)為20世(shi)紀(ji)最重(zhong)要三大科學(xue)發(fa)現。繼愛因(yin)(yin)斯坦發(fa)現相(xiang)對論之(zhi)后(hou)的(de)又一劃(hua)時代(dai)發(fa)現，標志(zhi)著生(sheng)物學(xue)研究進入(ru)了(le)分(fen)子層次。作(zuo)為現代(dai)生(sheng)命(ming)科學(xue)和基(ji)因(yin)(yin)組科學(xue)的(de)權威，在沃森等人的(de)推動下(xia)，“生(sheng)命(ming)登月”工(gong)程(cheng)——人類基(ji)因(yin)(yin)組計劃(hua)在過去10多年(nian)里成(cheng)功得以(yi)實施(shi)，人類第一次擁有自己(ji)的(de)基(ji)因(yin)(yin)圖(tu)譜(pu).

在生(sheng)(sheng)物學歷(li)史(shi)上(shang)唯一可與達爾文進化論(lun)相(xiang)比的(de)最重(zhong)大的(de)發現，它與自然選擇一起，統一了生(sheng)(sheng)物學的(de)大概念，標志著(zhu)分子遺(yi)傳學的(de)誕生(sheng)(sheng)。是科學史(shi)上(shang)的(de)一個重(zhong)要里程(cheng)碑。

主要經歷

科學研究

實驗競爭

20世(shi)紀(ji)40年代末和50年代初，在DNA被確認(ren)為遺傳物(wu)質之(zhi)后，生(sheng)物(wu)學(xue)(xue)家(jia)們不(bu)得不(bu)面臨著一(yi)(yi)個(ge)難題：DNA應該有什(shen)么樣的(de)結構，才能(neng)擔當遺傳的(de)重任？它(ta)必須能(neng)夠攜(xie)帶(dai)遺傳信(xin)息(xi)，能(neng)夠自我復制傳遞遺傳信(xin)息(xi)，能(neng)夠讓遺傳信(xin)息(xi)得到(dao)表達以(yi)控制細胞活動，并且能(neng)夠突變并保留突變。這四(si)點，缺(que)一(yi)(yi)不(bu)可(ke)(ke)(ke)，如何建構一(yi)(yi)個(ge)DNA分(fen)子(zi)模型(xing)解釋(shi)這一(yi)(yi)切？當時主要有三個(ge)實(shi)驗(yan)(yan)室(shi)(shi)幾乎同時在研(yan)究(jiu)(jiu)DNA分(fen)子(zi)模型(xing)。第(di)一(yi)(yi)個(ge)實(shi)驗(yan)(yan)室(shi)(shi)是倫敦國王(wang)學(xue)(xue)院的(de)威爾金斯、富蘭克林實(shi)驗(yan)(yan)室(shi)(shi)，他(ta)們用X射線(xian)(xian)衍(yan)射法研(yan)究(jiu)(jiu)DNA的(de)晶體結構。當X射線(xian)(xian)照射到(dao)生(sheng)物(wu)大分(fen)子(zi)的(de)晶體時，晶格中的(de)原(yuan)子(zi)或分(fen)子(zi)會使射線(xian)(xian)發生(sheng)偏轉，根據得到(dao)的(de)衍(yan)射圖(tu)像，可(ke)(ke)(ke)以(yi)推測分(fen)子(zi)大致的(de)結構和形狀。第(di)二(er)個(ge)實(shi)驗(yan)(yan)室(shi)(shi)是加州理工學(xue)(xue)院的(de)大化(hua)學(xue)(xue)家(jia)萊納斯·鮑林（LinusPauling）實(shi)驗(yan)(yan)室(shi)(shi)。在此之(zhi)前，鮑林已(yi)發現了蛋白質的(de)a螺旋結構。第(di)三個(ge)則是個(ge)非正(zheng)式的(de)研(yan)究(jiu)(jiu)小組(zu)，事實(shi)上他(ta)們可(ke)(ke)(ke)說是不(bu)務正(zheng)業。

1951年(nian)，23歲(sui)的(de)(de)(de)年(nian)輕的(de)(de)(de)遺傳(chuan)學(xue)家沃(wo)森于從美(mei)國到劍(jian)橋大學(xue)做(zuo)博(bo)士后時，雖然其(qi)真實意圖是要研究DNA分(fen)子結構，掛著(zhu)的(de)(de)(de)課題項(xiang)目(mu)卻(que)是研究煙草花葉病毒。比他(ta)年(nian)長(chang)12歲(sui)的(de)(de)(de)克(ke)(ke)(ke)(ke)里(li)(li)克(ke)(ke)(ke)(ke)當時正(zheng)在(zai)做(zuo)博(bo)士論文，論文題目(mu)是“多肽(tai)和蛋(dan)白質：X射(she)線研究”。沃(wo)森說服(fu)與他(ta)分(fen)享同一個辦公(gong)室的(de)(de)(de)克(ke)(ke)(ke)(ke)里(li)(li)克(ke)(ke)(ke)(ke)一起研究DNA分(fen)子模型，他(ta)需要克(ke)(ke)(ke)(ke)里(li)(li)克(ke)(ke)(ke)(ke)在(zai)X射(she)線晶體衍射(she)學(xue)方(fang)面的(de)(de)(de)知識(shi)。

1951年10月(yue),沃森(sen)和同事克(ke)里(li)克(ke)一開始拼(pin)湊模(mo)型，幾經(jing)嘗試，終(zhong)于在1953年3月(yue)獲得(de)了正確的(de)(de)模(mo)型。關于這三個實驗(yan)室如何明(ming)爭暗斗，互相競(jing)爭，由于沃森(sen)一本風靡全球的(de)(de)自傳(chuan)《雙螺旋(xuan)》而廣為人知。值得(de)探討的(de)(de)一個問題是：為什么(me)沃森(sen)和克(ke)里(li)克(ke)既(ji)不像威爾金(jin)(jin)斯(si)和富(fu)蘭克(ke)林(lin)那樣擁有(you)第(di)一手的(de)(de)實驗(yan)資料，又不像鮑林(lin)那樣有(you)建構分(fen)子模(mo)型的(de)(de)豐(feng)富(fu)經(jing)驗(yan)（他們兩個人都(dou)是第(di)一次建構分(fen)子模(mo)型），卻能(neng)在這場競(jing)賽中(zhong)獲勝？這些人中(zhong)，除了沃森(sen)，都(dou)不是遺傳(chuan)學家(jia)，而是物理學家(jia)或化學家(jia)。威爾金(jin)(jin)斯(si)雖然(ran)在1950年最早(zao)研究DNA的(de)(de)晶體結構，當時卻對DNA究竟(jing)在細(xi)胞(bao)(bao)中(zhong)干什么(me)一無所(suo)知，在1951年才覺得(de)DNA可能(neng)參與了核(he)蛋白所(suo)控(kong)制的(de)(de)遺傳(chuan)。富(fu)蘭克(ke)林(lin)也不了解DNA在生物細(xi)胞(bao)(bao)中(zhong)的(de)(de)重(zhong)要性。鮑林(lin)研究DNA分(fen)子，則純屬偶(ou)然(ran)。

1951年11月，他(ta)在《美國化(hua)學學會(hui)雜志》上看(kan)到一篇核(he)酸結構的(de)(de)(de)論文，覺得荒唐(tang)可笑，為了(le)反駁這(zhe)(zhe)篇論文，才著手建立DNA分子模(mo)型(xing)。他(ta)是把DNA分子當作化(hua)合物，而不是遺傳物質來研究的(de)(de)(de)。這(zhe)(zhe)兩個研究小組(zu)完全根據(ju)晶體衍(yan)(yan)射圖(tu)(tu)建構模(mo)型(xing)，鮑林甚(shen)至根據(ju)的(de)(de)(de)是30年代拍攝的(de)(de)(de)模(mo)糊不清的(de)(de)(de)衍(yan)(yan)射照片(pian)。不理解DNA的(de)(de)(de)生物學功能(neng)，單純根據(ju)晶體衍(yan)(yan)射圖(tu)(tu)，有太多的(de)(de)(de)可能(neng)性供選擇(ze)，是很難(nan)得出正(zheng)確的(de)(de)(de)模(mo)型(xing)的(de)(de)(de)。

遺傳物質

沃森在(zai)1951年到(dao)劍橋(qiao)之(zhi)前，曾經做過用同位素標(biao)記追蹤噬(shi)菌體(ti)DNA的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)實驗，堅信(xin)DNA就是(shi)(shi)(shi)(shi)遺(yi)(yi)(yi)傳(chuan)(chuan)(chuan)物(wu)(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)。據(ju)(ju)他(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)回憶，他(ta)到(dao)劍橋(qiao)后(hou)發現(xian)克里克也是(shi)(shi)(shi)(shi)“知道(dao)DNA比蛋(dan)白(bai)(bai)質(zhi)(zhi)(zhi)更為重(zhong)(zhong)要(yao)(yao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)人(ren)”。但(dan)是(shi)(shi)(shi)(shi)按(an)克里克本(ben)(ben)人(ren)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)說(shuo)法，他(ta)當時(shi)對(dui)DNA所(suo)知不多(duo)，并未覺(jue)得它在(zai)遺(yi)(yi)(yi)傳(chuan)(chuan)(chuan)上比蛋(dan)白(bai)(bai)質(zhi)(zhi)(zhi)更重(zhong)(zhong)要(yao)(yao)，只(zhi)是(shi)(shi)(shi)(shi)認為DNA作為與核蛋(dan)白(bai)(bai)結(jie)合的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)，值得研(yan)(yan)(yan)究(jiu)。對(dui)一(yi)(yi)(yi)名(ming)研(yan)(yan)(yan)究(jiu)生來說(shuo)，確定(ding)一(yi)(yi)(yi)種(zhong)未知分子的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)構，就是(shi)(shi)(shi)(shi)一(yi)(yi)(yi)個(ge)值得一(yi)(yi)(yi)試的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)課(ke)題。在(zai)確信(xin)了DNA是(shi)(shi)(shi)(shi)遺(yi)(yi)(yi)傳(chuan)(chuan)(chuan)物(wu)(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)之(zhi)后(hou)，還(huan)必須理解遺(yi)(yi)(yi)傳(chuan)(chuan)(chuan)物(wu)(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)需要(yao)(yao)什(shen)(shen)么樣的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)性(xing)(xing)質(zhi)(zhi)(zhi)才(cai)(cai)能發揮基因的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)功(gong)能。像克里克和威爾金斯(si)，沃森后(hou)來也強調薛定(ding)諤的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)《生命(ming)是(shi)(shi)(shi)(shi)什(shen)(shen)么？》一(yi)(yi)(yi)書(shu)對(dui)他(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)重(zhong)(zhong)要(yao)(yao)影(ying)響(xiang)，他(ta)甚至說(shuo)他(ta)在(zai)芝加哥(ge)大(da)學(xue)(xue)時(shi)讀了這本(ben)(ben)書(shu)之(zhi)后(hou)，就立(li)志(zhi)要(yao)(yao)破解基因的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)奧秘。如果這是(shi)(shi)(shi)(shi)真的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)，我們(men)就很難明白(bai)(bai)，為什(shen)(shen)么沃森向印(yin)第安那大(da)學(xue)(xue)申(shen)請研(yan)(yan)(yan)究(jiu)生時(shi)，申(shen)請的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)(shi)(shi)(shi)鳥(niao)(niao)類(lei)學(xue)(xue)。由于(yu)印(yin)第安那大(da)學(xue)(xue)動(dong)物(wu)(wu)系沒有鳥(niao)(niao)類(lei)學(xue)(xue)專業(ye)，在(zai)系主任的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)建議下，沃森才(cai)(cai)轉而從(cong)事遺(yi)(yi)(yi)傳(chuan)(chuan)(chuan)學(xue)(xue)研(yan)(yan)(yan)究(jiu)。當時(shi)大(da)遺(yi)(yi)(yi)傳(chuan)(chuan)(chuan)學(xue)(xue)家赫(he)爾曼(man)·繆(mou)(mou)勒（HermannMuller）恰好(hao)正(zheng)在(zai)印(yin)第安那大(da)學(xue)(xue)任教(jiao)授(shou)，沃森不僅(jin)上過繆(mou)(mou)勒關(guan)于(yu)“突(tu)變和基因”的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)課(ke)（分數得A），而且考慮過要(yao)(yao)當他(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)研(yan)(yan)(yan)究(jiu)生。但(dan)覺(jue)得繆(mou)(mou)勒研(yan)(yan)(yan)究(jiu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)果蠅(ying)在(zai)遺(yi)(yi)(yi)傳(chuan)(chuan)(chuan)學(xue)(xue)上已過了輝煌時(shi)期，才(cai)(cai)改拜研(yan)(yan)(yan)究(jiu)噬(shi)菌體(ti)遺(yi)(yi)(yi)傳(chuan)(chuan)(chuan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)薩爾瓦多(duo)·盧里亞（SalvadorLuria）為師。但(dan)是(shi)(shi)(shi)(shi)，繆(mou)(mou)勒關(guan)于(yu)遺(yi)(yi)(yi)傳(chuan)(chuan)(chuan)物(wu)(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)必須具(ju)有自催(cui)化(hua)、異催(cui)化(hua)和突(tu)變三重(zhong)(zhong)性(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)觀念，想必對(dui)沃森有深刻(ke)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)。正(zheng)是(shi)(shi)(shi)(shi)因為沃森和克里克堅信(xin)DNA是(shi)(shi)(shi)(shi)遺(yi)(yi)(yi)傳(chuan)(chuan)(chuan)物(wu)(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)，并且理解遺(yi)(yi)(yi)傳(chuan)(chuan)(chuan)物(wu)(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)應該有什(shen)(shen)么樣的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)特性(xing)(xing)，才(cai)(cai)能根據(ju)(ju)如此少的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)數據(ju)(ju)，做出如此重(zhong)(zhong)大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)發現(xian)。

他(ta)們根據的(de)(de)數據僅有三條(tiao)：第(di)(di)一條(tiao)是(shi)(shi)當時已廣(guang)為人知(zhi)的(de)(de)，即DNA由(you)六種(zhong)(zhong)小分(fen)(fen)子組成(cheng)：脫氧核糖(tang)，磷酸和四種(zhong)(zhong)堿基(ji)(ji)（A、G、T、C），由(you)這(zhe)(zhe)些小分(fen)(fen)子組成(cheng)了四種(zhong)(zhong)核苷(gan)酸，這(zhe)(zhe)四種(zhong)(zhong)核苷(gan)酸組成(cheng)了DNA。第(di)(di)二條(tiao)證據是(shi)(shi)最(zui)(zui)新的(de)(de)，弗蘭克(ke)林得(de)到的(de)(de)衍射(she)照片表明，DNA是(shi)(shi)由(you)兩條(tiao)長(chang)鏈組成(cheng)的(de)(de)雙螺旋，寬度為20埃(ai)。第(di)(di)三條(tiao)證據是(shi)(shi)最(zui)(zui)為關鍵的(de)(de)。美國生物(wu)化學家埃(ai)爾(er)文·查戈夫（ErwinChargaff）測(ce)定DNA的(de)(de)分(fen)(fen)子組成(cheng)，發現DNA中的(de)(de)4種(zhong)(zhong)堿基(ji)(ji)的(de)(de)含(han)量并不是(shi)(shi)傳統認(ren)為的(de)(de)等(deng)量的(de)(de)，雖然在不同物(wu)種(zhong)(zhong)中四種(zhong)(zhong)堿基(ji)(ji)的(de)(de)含(han)量不同，但是(shi)(shi)A和T的(de)(de)含(han)量總(zong)是(shi)(shi)相等(deng)，G和C的(de)(de)含(han)量也相等(deng)。

基因模型

查(cha)加(jia)夫(fu)早在(zai)1950年就已(yi)發布了(le)這個(ge)重要結(jie)果(guo)，但奇怪的(de)(de)是，研(yan)究DNA分子結(jie)構的(de)(de)這三個(ge)實驗室都將它(ta)忽略了(le)。甚至在(zai)查(cha)加(jia)夫(fu)1951年春天親訪劍(jian)橋，與沃(wo)(wo)(wo)森(sen)和克(ke)(ke)(ke)里克(ke)(ke)(ke)見面后(hou)，沃(wo)(wo)(wo)森(sen)和克(ke)(ke)(ke)里克(ke)(ke)(ke)對他(ta)的(de)(de)結(jie)果(guo)也不(bu)加(jia)重視。在(zai)沃(wo)(wo)(wo)森(sen)和克(ke)(ke)(ke)里克(ke)(ke)(ke)終于(yu)意識(shi)到(dao)查(cha)加(jia)夫(fu)比值的(de)(de)重要性，并(bing)請(qing)劍(jian)橋的(de)(de)青年數學家約翰·格里菲斯(si)（JohnGriffith）計算出A吸引T，G吸引C，A+T的(de)(de)寬度(du)(du)與G+C的(de)(de)寬度(du)(du)相等之后(hou)，很快就拼湊出了(le)DNA分子的(de)(de)正(zheng)確(que)模型。

沃(wo)(wo)森(sen)和(he)(he)克(ke)里(li)克(ke)在(zai)1953年4月25日的(de)(de)《自(zi)然》雜志(zhi)上以1000多(duo)字(zi)和(he)(he)一幅(fu)插圖的(de)(de)短文公布(bu)了(le)他(ta)們的(de)(de)發(fa)(fa)(fa)現。在(zai)論(lun)文中，沃(wo)(wo)森(sen)和(he)(he)克(ke)里(li)克(ke)以謙遜的(de)(de)筆調，暗(an)(an)示(shi)了(le)這(zhe)個結構模型在(zai)遺(yi)傳上的(de)(de)重(zhong)要性：“我們并非沒有注(zhu)意(yi)到，我們所推測(ce)的(de)(de)特殊配對立(li)即暗(an)(an)示(shi)了(le)遺(yi)傳物(wu)(wu)質(zhi)的(de)(de)復(fu)制(zhi)機理。”在(zai)隨后發(fa)(fa)(fa)表的(de)(de)論(lun)文中，沃(wo)(wo)森(sen)和(he)(he)克(ke)里(li)克(ke)詳(xiang)細地說(shuo)明了(le)DNA雙(shuang)螺旋模型對遺(yi)傳學(xue)研(yan)究的(de)(de)重(zhong)大意(yi)義(yi)：一、它能(neng)(neng)夠(gou)說(shuo)明遺(yi)傳物(wu)(wu)質(zhi)的(de)(de)自(zi)我復(fu)制(zhi)。這(zhe)個“半保(bao)留復(fu)制(zhi)”的(de)(de)設想后來被(bei)馬修·麥(mai)賽爾遜（MatthewMeselson）和(he)(he)富蘭克(ke)林·斯塔勒(le)（FranklinW.Stahl）用同位素追蹤實(shi)驗(yan)證(zheng)實(shi)。二、它能(neng)(neng)夠(gou)說(shuo)明遺(yi)傳物(wu)(wu)質(zhi)是如(ru)何攜帶遺(yi)傳信息的(de)(de)。三、它能(neng)(neng)夠(gou)說(shuo)明基(ji)因是如(ru)何突變的(de)(de)。基(ji)因突變是由于堿基(ji)序列發(fa)(fa)(fa)生了(le)變化，這(zhe)樣的(de)(de)變化可(ke)以通過復(fu)制(zhi)而得(de)到保(bao)留。

但是(shi)(shi)(shi)遺(yi)傳(chuan)物(wu)(wu)質(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)第四個(ge)(ge)特(te)(te)征，即遺(yi)傳(chuan)信(xin)息(xi)怎樣得(de)到(dao)(dao)表(biao)達以控制細(xi)(xi)胞活動呢？這(zhe)(zhe)個(ge)(ge)模(mo)型(xing)無法(fa)解釋，沃(wo)森(sen)(sen)和(he)(he)克(ke)(ke)里克(ke)(ke)當時(shi)也公(gong)開(kai)承認他們(men)不知道DNA如(ru)何能“對細(xi)(xi)胞有(you)(you)(you)(you)高度特(te)(te)殊的(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)用”。不過(guo)，這(zhe)(zhe)時(shi)，基(ji)(ji)(ji)因(yin)(yin)的(de)(de)(de)(de)(de)主(zhu)要(yao)功能是(shi)(shi)(shi)控制蛋(dan)(dan)白(bai)(bai)質(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)合成(cheng)，這(zhe)(zhe)種觀(guan)點已(yi)成(cheng)為一個(ge)(ge)共識。那么(me)基(ji)(ji)(ji)因(yin)(yin)又(you)是(shi)(shi)(shi)如(ru)何控制蛋(dan)(dan)白(bai)(bai)質(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)合成(cheng)呢？有(you)(you)(you)(you)沒(mei)有(you)(you)(you)(you)可能以DNA為模(mo)板(ban)，直接(jie)(jie)(jie)(jie)在(zai)DNA上面將氨基(ji)(ji)(ji)酸連接(jie)(jie)(jie)(jie)成(cheng)蛋(dan)(dan)白(bai)(bai)質(zhi)(zhi)？在(zai)沃(wo)森(sen)(sen)和(he)(he)克(ke)(ke)里克(ke)(ke)提(ti)出DNA雙螺(luo)旋模(mo)型(xing)后的(de)(de)(de)(de)(de)一段(duan)時(shi)間(jian)內，即有(you)(you)(you)(you)人(ren)如(ru)此假設(she)，認為DNA結構中(zhong)(zhong)，在(zai)不同的(de)(de)(de)(de)(de)堿(jian)(jian)基(ji)(ji)(ji)對之間(jian)形(xing)成(cheng)形(xing)狀(zhuang)不同的(de)(de)(de)(de)(de)“窟窿”，不同的(de)(de)(de)(de)(de)氨基(ji)(ji)(ji)酸插(cha)在(zai)這(zhe)(zhe)些窟窿中(zhong)(zhong)，就能連成(cheng)特(te)(te)定(ding)序列的(de)(de)(de)(de)(de)蛋(dan)(dan)白(bai)(bai)質(zhi)(zhi)。但是(shi)(shi)(shi)這(zhe)(zhe)個(ge)(ge)假說，面臨著一大難題：染色體(ti)DNA存在(zai)于細(xi)(xi)胞核(he)中(zhong)(zhong)，而(er)絕(jue)大多數(shu)蛋(dan)(dan)白(bai)(bai)質(zhi)(zhi)都在(zai)細(xi)(xi)胞質(zhi)(zhi)中(zhong)(zhong)，細(xi)(xi)胞核(he)和(he)(he)細(xi)(xi)胞質(zhi)(zhi)由大分子無法(fa)通過(guo)的(de)(de)(de)(de)(de)核(he)膜隔離(li)開(kai)，如(ru)果由DNA直接(jie)(jie)(jie)(jie)合成(cheng)蛋(dan)(dan)白(bai)(bai)質(zhi)(zhi)，蛋(dan)(dan)白(bai)(bai)質(zhi)(zhi)無法(fa)跑到(dao)(dao)細(xi)(xi)胞質(zhi)(zhi)。另一類(lei)核(he)酸RNA倒(dao)是(shi)(shi)(shi)主(zhu)要(yao)存在(zai)于細(xi)(xi)胞質(zhi)(zhi)中(zhong)(zhong)。RNA和(he)(he)DNA的(de)(de)(de)(de)(de)成(cheng)分很(hen)相(xiang)似，只有(you)(you)(you)(you)兩(liang)點不同，它有(you)(you)(you)(you)核(he)糖(tang)而(er)沒(mei)有(you)(you)(you)(you)脫氧核(he)糖(tang)，有(you)(you)(you)(you)尿嘧啶(ding)（U）而(er)沒(mei)有(you)(you)(you)(you)胸(xiong)腺嘧啶(ding)（T）。早在(zai)1952年(nian)，在(zai)提(ti)出DNA雙螺(luo)旋模(mo)型(xing)之前，沃(wo)森(sen)(sen)就已(yi)設(she)想(xiang)遺(yi)傳(chuan)信(xin)息(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)傳(chuan)遞途(tu)徑(jing)是(shi)(shi)(shi)由DNA傳(chuan)到(dao)(dao)RNA，再由RNA傳(chuan)到(dao)(dao)蛋(dan)(dan)白(bai)(bai)質(zhi)(zhi)。在(zai)1953～1954年(nian)間(jian)，沃(wo)森(sen)(sen)進一步思考(kao)了(le)這(zhe)(zhe)個(ge)(ge)問(wen)題。他認為在(zai)基(ji)(ji)(ji)因(yin)(yin)表(biao)達時(shi)，DNA從細(xi)(xi)胞核(he)轉移(yi)到(dao)(dao)了(le)細(xi)(xi)胞質(zhi)(zhi)，其脫氧核(he)糖(tang)轉變成(cheng)核(he)糖(tang)，變成(cheng)了(le)雙鏈RNA，然(ran)后再以堿(jian)(jian)基(ji)(ji)(ji)對之間(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)窟窿為模(mo)板(ban)合成(cheng)蛋(dan)(dan)白(bai)(bai)質(zhi)(zhi)。這(zhe)(zhe)個(ge)(ge)過(guo)于離(li)奇的(de)(de)(de)(de)(de)設(she)想(xiang)在(zai)提(ti)交發表(biao)之前被克(ke)(ke)里克(ke)(ke)否決了(le)。克(ke)(ke)里克(ke)(ke)指出，DNA和(he)(he)RNA本身都不可能直接(jie)(jie)(jie)(jie)充當連接(jie)(jie)(jie)(jie)氨基(ji)(ji)(ji)酸的(de)(de)(de)(de)(de)模(mo)板(ban)。遺(yi)傳(chuan)信(xin)息(xi)僅僅體(ti)現在(zai)DNA的(de)(de)(de)(de)(de)堿(jian)(jian)基(ji)(ji)(ji)序列上，還需要(yao)一種連接(jie)(jie)(jie)(jie)物(wu)(wu)將堿(jian)(jian)基(ji)(ji)(ji)序列和(he)(he)氨基(ji)(ji)(ji)酸連接(jie)(jie)(jie)(jie)起來。這(zhe)(zhe)個(ge)(ge)“連接(jie)(jie)(jie)(jie)物(wu)(wu)假說”，很(hen)快就被實驗證實了(le)。

1958年，克(ke)里(li)克(ke)提出了(le)兩個(ge)學(xue)說(shuo)(shuo)，奠定了(le)分(fen)子遺傳(chuan)(chuan)學(xue)的(de)(de)(de)(de)(de)理論基(ji)礎。第(di)一個(ge)學(xue)說(shuo)(shuo)是“序(xu)列(lie)假說(shuo)(shuo)”，它認為一段核(he)(he)酸(suan)(suan)的(de)(de)(de)(de)(de)特殊(shu)性(xing)完全由它的(de)(de)(de)(de)(de)堿基(ji)序(xu)列(lie)所(suo)決定，堿基(ji)序(xu)列(lie)編碼一個(ge)特定蛋(dan)白(bai)(bai)質(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)氨基(ji)酸(suan)(suan)序(xu)列(lie)，蛋(dan)白(bai)(bai)質(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)氨基(ji)酸(suan)(suan)序(xu)列(lie)決定了(le)蛋(dan)白(bai)(bai)質(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)三(san)維結構。第(di)二個(ge)學(xue)說(shuo)(shuo)是“中(zhong)(zhong)(zhong)心(xin)法(fa)則(ze)”，遺傳(chuan)(chuan)信(xin)息(xi)只能從(cong)(cong)核(he)(he)酸(suan)(suan)傳(chuan)(chuan)遞(di)給(gei)核(he)(he)酸(suan)(suan)，或核(he)(he)酸(suan)(suan)傳(chuan)(chuan)遞(di)給(gei)蛋(dan)白(bai)(bai)質(zhi)(zhi)，而不(bu)能從(cong)(cong)蛋(dan)白(bai)(bai)質(zhi)(zhi)傳(chuan)(chuan)遞(di)給(gei)蛋(dan)白(bai)(bai)質(zhi)(zhi)，或從(cong)(cong)蛋(dan)白(bai)(bai)質(zhi)(zhi)傳(chuan)(chuan)回核(he)(he)酸(suan)(suan)。沃森后來把中(zhong)(zhong)(zhong)心(xin)法(fa)則(ze)更明確地表示為遺傳(chuan)(chuan)信(xin)息(xi)只能從(cong)(cong)DNA傳(chuan)(chuan)到RNA，再由RNA傳(chuan)(chuan)到蛋(dan)白(bai)(bai)質(zhi)(zhi)，以致(zhi)在1970年發現了(le)病(bing)毒中(zhong)(zhong)(zhong)存在由RNA合成DNA的(de)(de)(de)(de)(de)反(fan)轉錄現象后，人們都(dou)說(shuo)(shuo)中(zhong)(zhong)(zhong)心(xin)法(fa)則(ze)需要(yao)(yao)修(xiu)正，要(yao)(yao)加一條遺傳(chuan)(chuan)信(xin)息(xi)也(ye)能從(cong)(cong)RNA傳(chuan)(chuan)到DNA.事(shi)實上，根據克(ke)里(li)克(ke)原來的(de)(de)(de)(de)(de)說(shuo)(shuo)法(fa)，中(zhong)(zhong)(zhong)心(xin)法(fa)則(ze)并無修(xiu)正的(de)(de)(de)(de)(de)必要(yao)(yao)。

堿基(ji)(ji)(ji)(ji)序(xu)(xu)列是(shi)如(ru)何編(bian)(bian)碼(ma)(ma)氨基(ji)(ji)(ji)(ji)酸的呢？克(ke)里克(ke)在(zai)這(zhe)個(ge)(ge)(ge)破譯這(zhe)個(ge)(ge)(ge)遺(yi)傳密(mi)碼(ma)(ma)的問題上也做出了(le)重大的貢獻。組(zu)成(cheng)蛋白(bai)質(zhi)的氨基(ji)(ji)(ji)(ji)酸有(you)(you)二十種，而堿基(ji)(ji)(ji)(ji)只(zhi)有(you)(you)四種，顯(xian)然，不可能(neng)由(you)一(yi)個(ge)(ge)(ge)堿基(ji)(ji)(ji)(ji)編(bian)(bian)碼(ma)(ma)一(yi)個(ge)(ge)(ge)氨基(ji)(ji)(ji)(ji)酸。如(ru)果(guo)由(you)兩個(ge)(ge)(ge)堿基(ji)(ji)(ji)(ji)編(bian)(bian)碼(ma)(ma)一(yi)個(ge)(ge)(ge)氨基(ji)(ji)(ji)(ji)酸，只(zhi)有(you)(you)十六種（4的2次方(fang)）組(zu)合(he)，也還不夠。因此(ci)，至少由(you)三(san)個(ge)(ge)(ge)堿基(ji)(ji)(ji)(ji)編(bian)(bian)碼(ma)(ma)一(yi)個(ge)(ge)(ge)氨基(ji)(ji)(ji)(ji)酸，共有(you)(you)六十四種組(zu)合(he)，才能(neng)滿足需(xu)要。1961年，克(ke)里克(ke)等人在(zai)噬菌體T4中用遺(yi)傳學方(fang)法證(zheng)明了(le)蛋白(bai)質(zhi)中一(yi)個(ge)(ge)(ge)氨基(ji)(ji)(ji)(ji)酸的順序(xu)(xu)是(shi)由(you)三(san)個(ge)(ge)(ge)堿基(ji)(ji)(ji)(ji)編(bian)(bian)碼(ma)(ma)的（稱(cheng)為(wei)一(yi)個(ge)(ge)(ge)密(mi)碼(ma)(ma)子(zi)）。同(tong)一(yi)年，兩位(wei)美(mei)國分子(zi)遺(yi)傳學家馬歇爾·尼倫伯格(ge)（MarshallNirenberg）和約翰·馬特哈伊（JohMatthaei）破解了(le)第(di)一(yi)個(ge)(ge)(ge)密(mi)碼(ma)(ma)子(zi)。到1966年，全(quan)部六十四個(ge)(ge)(ge)密(mi)碼(ma)(ma)子(zi)（包括三(san)個(ge)(ge)(ge)合(he)成(cheng)終止信號(hao)）被鑒定出來。作(zuo)為(wei)所有(you)(you)生物來自(zi)同(tong)一(yi)個(ge)(ge)(ge)祖先的證(zheng)據(ju)之一(yi)，密(mi)碼(ma)(ma)子(zi)在(zai)所有(you)(you)生物中都(dou)是(shi)基(ji)(ji)(ji)(ji)本相同(tong)的。人類(lei)從此(ci)有(you)(you)了(le)一(yi)張破解遺(yi)傳奧秘(mi)的密(mi)碼(ma)(ma)表。

DNA雙(shuang)螺旋模型（包括中心(xin)法則）的(de)(de)發現(xian)，是20世(shi)紀最(zui)(zui)為重大(da)的(de)(de)科學發現(xian)之一(yi)，也是生(sheng)(sheng)物(wu)學歷(li)史上唯(wei)一(yi)可與(yu)達爾文進化論相比的(de)(de)最(zui)(zui)重大(da)的(de)(de)發現(xian)，它(ta)與(yu)自然選擇一(yi)起，統一(yi)了生(sheng)(sheng)物(wu)學的(de)(de)大(da)概念，標志著分子遺(yi)傳學的(de)(de)誕(dan)(dan)生(sheng)(sheng)。這門綜合了遺(yi)傳學、生(sheng)(sheng)物(wu)化學、生(sheng)(sheng)物(wu)物(wu)理和信息學，主宰了生(sheng)(sheng)物(wu)學所有學科研(yan)究的(de)(de)新生(sheng)(sheng)學科的(de)(de)誕(dan)(dan)生(sheng)(sheng)，是許多(duo)人共同奮斗(dou)的(de)(de)結果，而(er)克(ke)里(li)克(ke)、威爾金斯、弗蘭克(ke)林和沃森(sen)，特(te)別是克(ke)里(li)克(ke)，就是其中最(zui)(zui)為杰出的(de)(de)英雄。

主要成就

1951年(nian)～1953年(nian)在(zai)英(ying)國期間，詹(zhan)姆斯(si)·杜威·沃森和英(ying)國生物(wu)學家F.H.C.克里克合作(zuo)，提出了DNA的雙螺(luo)旋結構(gou)學說。這個(ge)學說不但闡明了DNA的基(ji)本結構(gou)，并且為(wei)一個(ge)DNA分(fen)子如(ru)何復(fu)制成(cheng)兩個(ge)結構(gou)相同DNA分(fen)子以及(ji)DNA怎樣(yang)傳遞(di)生物(wu)體(ti)的遺(yi)傳信息提供了合理的說明。它被(bei)認(ren)為(wei)是(shi)生物(wu)科學中具(ju)有革命性(xing)的發現(xian)，是(shi)20世(shi)紀最重(zhong)要的科學成(cheng)就之一。

由于提(ti)出DNA的(de)雙(shuang)螺旋模(mo)型學(xue)(xue)說，沃森和克里克及M.H.F.威(wei)爾金斯一起(qi)獲(huo)得(de)了(le)1962年諾貝爾生理學(xue)(xue)或(huo)醫學(xue)(xue)獎(jiang)。著有《基因(yin)的(de)分子生物(wu)學(xue)(xue)》《雙(shuang)螺旋》等書。此外，他(ta)還獲(huo)得(de)了(le)許多科學(xue)(xue)獎(jiang)和不少大學(xue)(xue)的(de)榮譽學(xue)(xue)位。

此外，沃森在(zai)(zai)生(sheng)物科學的(de)發展中(zhong)也起了非(fei)常大的(de)作用，例(li)如在(zai)(zai)攻克癌癥研究上(shang)，在(zai)(zai)重組(zu)DNA技術的(de)應用上(shang)等等。他還是人(ren)類(lei)基因組(zu)計劃的(de)倡導(dao)者，1988年至1993年曾擔任人(ren)類(lei)基因組(zu)計劃的(de)主持(chi)人(ren)。

沃森另一(yi)個感興趣的問題(ti)就是(shi)教(jiao)(jiao)育(yu)，他的第一(yi)本教(jiao)(jiao)科書(shu)《基因的分(fen)子生(sheng)物(wu)學》為(wei)生(sheng)物(wu)學課本提供(gong)了(le)新(xin)的標準(zhun)。隨(sui)后陸續出(chu)版了(le)《細(xi)胞分(fen)子生(sheng)物(wu)學》《重組DNA》。他還積極探索(suo)利(li)用多(duo)媒體(ti)進(jin)行教(jiao)(jiao)育(yu)的方法(fa)，并且通過互聯網設立DNA學習中心，這(zhe)一(yi)中心也成(cheng)為(wei)冷泉港實驗室的教(jiao)(jiao)育(yu)助手。

沃森被許(xu)多人描述為：才華橫溢、直言不(bu)諱(hui)、性格怪(guai)異(yi)。他知識淵博(bo)而不(bu)迂腐。精力非常旺盛，從學生時(shi)代開(kai)始他就很喜歡(huan)打(da)網球。每天都(dou)堅(jian)持打(da)一(yi)會兒網球。

人物形象

2019年1月，諾(nuo)貝爾(er)獎(jiang)得主、被稱(cheng)為(wei)世界“DNA之(zhi)父”的DNA雙(shuang)螺(luo)旋結構的發現者之(zhi)一美(mei)(mei)國科學家沃森（JamesWatson）因為(wei)頻繁(fan)發表(biao)關于種族間(jian)智(zhi)商差異的言(yan)論被美(mei)(mei)國私人(ren)機構冷泉港(gang)實驗室剝奪(duo)了冷泉港(gang)榮譽頭銜。