DNA结构发现的启示意义

从科学发展的角度，论述DNA结构发现的启示意义

姓名:沈存忠

学院：生物工程学院

专业：生物化工

学号：09043113

发现的背景：

（一）社会背景：上世纪最重要的三个大的发现，就是相对论、量子力学和DNA双螺旋结构，这是20世纪自然科学最伟大的三个发现，都是在物质条件，不是太好的情况下产生的。DNA双螺旋结构在英国发现的，是1953年，也是在第二次世界大战以后的英国，那个时候相对来讲，它比美国是困难多了，美国当时是惟一没有受到战争影响的一个大国，而且由于战争的关系，使得美国非常重视科学，所以在“二战”以后，美国大量投钱来发展科学。而英国，这个实验室和这批科学家，是处于一个很困难的境地，但是尽管如此，他们还是发现了DNA双螺旋结构

（二）科学背景：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。

各研究小组

一：DNA的结构起源可能要上溯到在弗兰克林和威尔金斯之前的阿斯特伯里，他在20世纪40年代通过X射线结晶衍射图认为，DNA 分子是多聚核苷酸分子的长链排列。然而阿斯特伯里所发现的DNA图

片极其不清楚，并不能真实反映DNA清晰的图像。

二：接力捧随后传到了英国的威尔金斯和弗兰克林小组。在40年代末，威尔金斯的研究小组就测定了DNA在较高温度下的X射线衍射，纠正了阿斯特伯里发现的缺陷，而且初步认识到DNA是一个螺旋形的结构。但是后来随着研究的发展，威尔金斯似乎再也无法深入到更深层面了解DNA的真实结构。这时弗兰克林这位具有非凡才能的物理化学家加盟到威尔金斯小组。她凭着独特的思维，设计了更能从多方面了解物质不同现象的实验方法，如获取在不同温度下的DNA的X 射线衍射图。把这些各种局部的结构形状汇总，DNA的衍射图片越来越清晰，越来越全面。本来，如果弗兰克林与威尔金斯继续合作下去，胜利果实既不会遥远，也不会让与别人，即克里克和沃森来摘取。但是弗兰克林由于与威尔金斯性格不合而时常发生矛盾，最终弗兰克林从威尔金斯小组中分离了出来，另立门户单干。两强的分离使得研究的实力大大减弱，速度也大大减慢。

三：就在威尔金斯和弗兰克林对DNA结构进行研究时，一位名声更大的人物—美国化学家鲍林从1951年起就在用同样的X射线晶体衍射方法研究蛋白质的氨基酸和多肽链，最后发现了血红蛋白多肽链为α螺旋链，为此他获得1954年的诺贝尔化学奖，并因此而成为全球的X射线晶体衍射权威。对科研极其敏感的鲍林随即就将注意力转到了DNA上来，并获得了一些DNA的X射线晶体衍射图片。也许是由于实验的问题，也许是由于指导思想的问题，鲍林一直认为DNA是三螺旋结构。这让他进入了一个误区，从此再也没有走出这个死胡同，

否则他会三次获诺贝尔奖(第二次是获1962年的诺贝尔和平奖)。

四：由于弗兰克林、威尔金斯和鲍林在当时都没能获得较大的进展，于是天降大任于克里克和沃森。但是承担这一大任的克里克和沃森在后来都承认，他们是站在了巨人的肩上。这巨人就是威尔金斯和弗兰克林，尤其是后者。1951年，美国的沃森代表导师卢里亚前往意大利参加生物大分子结构会议。就在这个时候，威尔金斯和弗兰克林关于DNA的X射线晶体衍射图分析报告吸引了沃森。可以说这是对沃森研究DNA结构的启蒙。博士毕业，沃森被导师推荐到欧洲。在英国的卡文迪什实验室，他与克里克相遇并共同研究DNA的结构。虽然受到自威尔金斯和弗兰克林的报告的启发，但是，DNA具体是一个什么样的螺旋结构，是双链、三链还是四链的，说实话，沃森和克里克心中并没有谱。是在1953年2月14日与威尔金斯的讨论中，威尔金斯出示了一幅弗兰克林于1951年11月在研究时获得的非常清晰的DNA晶体衍射照片。1953年4月25日《自然》杂志发表了沃森与克里克的DNA双螺旋结构假说的短文，并配有威尔金斯和弗兰克林的两篇文章，以支持沃森和克里克的假说。后来鲍林和其他科学家的研究也从不同方面证明了DNA双螺旋结构。

发现双螺旋结构的影响是多方面的。本文拟就发现者当年的经历，谈一些可能仍然具有现实意义的看法。以古鉴今，或非空谈。

一个重大理论成果的诞生，需要有良好的学术氛围

1962年沃森在诺贝尔授奖宴会上代表医学生理学奖3位获得者的答谢词中说过，他们获得如此崇高的荣誉，非常重要的因素是有幸工

作在一个博学而宽容的圈子中，科学不是某个人的个人行为，而是许多人的创造。

沃森在美国本来是在微生物学家指导下从事噬菌体遗传学研究的，他们希望通过噬菌体来搞清楚基因如何控制生物的遗传。派他出国学习并没有生硬地规定课题，甚至他从一个国家的实验室到另一个国家的实验室也能得到导师的支持或谅解。当他听了威尔金斯的学术报告，看到DNA的X射线衍射图片后，认定一旦搞清DNA的结构，就能了解基因如何起作用。于是他不等批准，就决定先斩后奏从丹麦去伦敦学习X射线衍射技术了。至于克里克，他是个不拘小节又相当狂妄的聪明人，不太受老板布喇格欢迎，甚至一度有可能被炒尤鱼，但是，当因为学术问题引起的误会消除后，老板照样关心他的工作，在那篇划时代的论文写成后，布喇格认真修改并热情地写信向《自然》推荐。这种现象在一个以学术为重的研究机构应该是正常的。人际关系对研究事业的干扰是轻微的。

沃森擅自选择，后来和克里克一起在那里作出划时代贡献的研究机构，在当时已经是一个闻名全球的单位———英国剑桥大学卡文迪许实验室。这个实验室创立于1874年，麦克斯威尔、卢瑟福、玻尔等一批物理学大师都在这里工作过。创立至今，先后造就了近30位诺贝尔奖获得者。在这里，沃森遇到了物理学家克里克，又得到机会向威尔金斯、富兰克林等X射线衍射专家学习，还有包括著名蛋白质结构专家的儿子在内一批科学家和他经常交换各种信息和意见，又得到实验室主任布喇格等老一辈的指导和鼓励，这些都是他取得成就的重