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标 题: [转载] 解析DNA结构（转）
发信站: The unknown SPACE (Sat Apr 26 09:23:28 2003), 转信

【 以下文字转载自 Science 讨论区 】
【 原文由 wonderlich 所发表 】
解析DNA结构


　　20年代至30年代，量子力学的发展很快，新的思想对遗传学的发展产生了重要影响，
并且有一大批物理学家加入到遗传学的研究之中。同时，由于物理学家的介入，对遗传学
的实验技术发展也产生了很大的推动作用，特别是X射线结晶技术。它不仅仅在研究蛋白
质结构的工作中发挥了重要作用，而且在分析DNA结构的工作中也发挥了极其重要的作用
。

　　关于DNA结构的研究，人们当时已经认识到，这是一场关于获取诺贝尔奖的竞争。在
这场激烈的竞争中，摘取诺贝尔桂冠的是英国剑桥大学卡文迪什实验室的沃森（J．Watso
n，1928～）和克里克（F.Crick，1916～），还有伦敦皇家学院的威尔金斯（M.Wilkins
，1916～）。然而，许多人的工作也是不可忽视的。

　　在沃森和克里克的工作中，他们采用了模型的方法来反映DNA的结构。其实在他们之
前就有人采用此法。例如，20世纪初的著名科学家莱文（P．A．T．Levene，1869～1940
）和30年代至40年代的科学家就采用了模型的方法，但由于条件尚不成熟，在探索DNA结
构的研究中未能获得成功。

　　在这场竞争中，除了沃森和克里克小组之外，还有两个著名的小组：鲍林小组和威尔
金斯小组。

　　鲍林（L·C·Bauling，1901～）在研究化学键的性质和复杂分子结构方面做出了重
要的贡献，为此获得了1954年度的诺贝尔化学奖。后来还获得了1962年度的诺贝尔和平奖
。1951年，鲍林小组首次提出了纤维状蛋白质分子的阿尔发螺旋体模型。

　　威尔金斯和富兰克林（R．Franklin，1920～1958）在建立DNA分子模型中的作用是非
常重要的。威尔金斯是新西兰物理学家，40年代开始生物物理学的研究工作。1950年开始
研究DNA晶体结构，并在方法上采取了“X射线衍射法”。他们拍摄出第一张DNA纤维衍射
图（A型图），证明DNA分子具有单链螺旋结构。这在建立DNA的分子模型的工作中发挥了
重要的作用。富兰克林是一位才能卓越的物理化学家。早年研究色层分析技术，后来在巴
黎学习X射线衍射技术。30岁的富兰克林已经成为一位出色的物理学家、物理化学家、结
晶学家和X射线衍射技术的专家。1951年，她同威尔金斯一起研究DNA分子结构问题。

　　富兰克林首先制备出DNA样品，并且拍摄出不同湿度下的X射线衍射照片，这是DNA分
子B型图。从照片中，她发现DNA具有螺旋型结构，并且测量了这种螺旋体的直径和螺距。
她发现DNA螺旋体呈现的不是单链结构，而是按双链同轴排列的。这些对沃森和克里克的
发现具有极其重要的意义。

　　然而，对DNA分子结构的研究还是沃森和克里克捷足先登。鲍林和富兰克林的研究虽
然有重大的突破，并且对DNA的分子的认识大大加深了。但是，他们的研究对揭开DNA之谜
还是功亏一篑。1974年，鲍林回忆起这段发现的过程时感到深深的遗憾。据说，查可夫听
说沃森和克里克的成功之后，他感到非常的失望和痛苦。富兰克林由于身患癌症，于1958
年去世，而4年后，沃森、克里克和威尔金斯获取了诺贝尔奖。人们对此次授奖颇有微辞
，认为这是英国“大男子主义”的表现。不过，富兰克林的认识的确是有一定的片面性。

　　就查可夫来说，虽然他的发现为“碱基配对”规律的发现奠定了化学基础，甚至相信
核苷酸之间的数量关系必定有其结构上的原因，但他还是就此了结，而并未深入下去。

　　鲍林的懊悔是有一定道理的，因为他在分子结构理论上有很好的造诣。他从化学的角
度解决了许多DNA的结构问题，认识到DNA的多链和氢键的问题，但未能掌握X射线晶体分
析方面的最新成果，也不能运用功能和信息的方法研究基因复制，因此对碱基互补的问题
束手无策。尽管他深知核酸内会有嘌呤和嘧啶，但他始终没有想到碱基配对的问题；尽管
他考虑到DNA的结构问题，但他只是考虑三螺旋结构而未想到双螺旋结构。

　　50年代，威尔金斯和富兰克林的研究是领先的。威尔金斯对富兰克林的研究最先了解
，沃森曾指出：“威尔金斯应该首先有机会解决这个问题，但是，他一点不认为摆弄分子
模型就能找到问题的答案。”威尔金斯对从分子结构的角度说明生物遗传的功能是不感兴
趣的。富兰克林的造诣很高，对DNA的研究是很有深度的。但是，富兰克林只是侧重于结
晶学的角度。尽管她实际完成了建立DNA结构的大部分工作，但她对构建完整的DNA模型不
感兴趣。因此，她对碱基配对和双股链的走向结构都没有明确的假设。她甚至认为，DNA
的螺旋结构是在特殊条件下呈现的，并不具有一般的意义。这可能因为她是一个物理学家
，难于理解DNA分子结构的生物学意义。从这一点上说，她远逊于沃森。再加上富兰克林
天性谨慎，尽管她对研究工作是认真负责的，但是对研究的进度影响较大。

　　此外，从知识互补的角度看，沃森和克里克的配合与威尔金斯和富兰克林的配合也有
很大的不同。前者的知识结构是异质互补，各自的优势相互补充且得到充分的发挥。后者
则在结晶学研究上居世界前列，但对DNA的生物学意义认识得不够。尽管威尔金斯和富兰
克林的造诣超过了沃森和克里克，但是缺乏学科综合的能力，困于单一的方法。这些也大
大影响了他们的研究水平。



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Sur la place
chacun passe,
chacun vien, chacun va;
droles de gens que ces gens-la!

左岸的对面依然是左岸，跟遥远相对的依旧是遥远。

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