諾獎得主坦承雙螺旋帶來的光環(huán)：一半靠運(yùn)氣，另一半靠判斷和努力
1953年，克里克與詹姆斯·沃森共同發(fā)現(xiàn)了脫氧核糖核酸（DNA）的雙螺旋結(jié)構(gòu)，這一重要發(fā)現(xiàn)為他們贏得了1962年的諾貝爾生理或醫(yī)學(xué)獎。對于當(dāng)初他們到底是如何看到富蘭克林的X射線圖，沃森此前表示是不小心看到的。
本文，沃森親密無間的合作者——克里克坦承，沃森當(dāng)年的確有看到過，但應(yīng)該沒有記住其中的細(xì)節(jié)，在克里克的印象里，沃森并非如富蘭克林那樣遇到問題刨根問底，他只是“盡快地知道答案”，不管以何種方式獲得。生命科學(xué)史上，這段揮之不去的“黑歷史”的真相到底是什么，且聽克里克娓娓道來的自述。
弗朗西斯·克里克，圖片來自quotationof.com
撰文 | 弗朗西斯·克里克（諾獎得主、神經(jīng)生物學(xué)家）
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雙螺旋DNA確實(shí)是一種神奇的分子。現(xiàn)代智人的歷史大約5萬年，文明的歷史不過1萬年，美國的歷史僅兩百多年，但是DNA和RNA已經(jīng)存在了幾十億年。在這幾十億年里，雙螺旋一直都存在，并且發(fā)揮著作用，但直到現(xiàn)在我們才開始認(rèn)識它們。
關(guān)于發(fā)現(xiàn)雙螺旋的故事，許多人已經(jīng)從許多角度講過多次，我很難再談出什么新意來。每個(gè)學(xué)校的孩子都知道，DNA是由四種字母寫成的一串長長的化學(xué)信息。兩條鏈的骨架幾乎完全一致。四種字母，即四種堿基，以有序的間隔連接在碳骨架上。
通常來說，DNA的結(jié)構(gòu)中包含了兩條鏈，互相纏繞成雙螺旋，但是螺旋本身并非DNA結(jié)構(gòu)的真正秘密——其真正的秘密在于堿基配對：腺嘌呤與胸腺嘧啶，鳥嘌呤與胞嘧啶?；蛘吆唽懗葾=T、G≡C，其中的橫線代表氫鍵。正是堿基之間特異性的配對確保了復(fù)制的準(zhǔn)確進(jìn)行：無論其中一條鏈的序列為何，另外一條鏈必定是對應(yīng)的互補(bǔ)序列，且嚴(yán)格遵守堿基配對原則。生物化學(xué)主要的原則之一就是有機(jī)化學(xué)分子的緊密結(jié)合，DNA分子也不例外。
DNA并不是一個(gè)耳熟能詳?shù)脑~匯，在三十年前，更不是人人都知道它。物理化學(xué)家保羅·多蒂（Paul Doty）告訴我，在定制紐扣流行不久，他在紐約就發(fā)現(xiàn)有寫著“DNA”的小玩意了，他大為吃驚。他想著肯定有其他含義，就問老板這是什么意思?！奥牶昧?，伙計(jì)，”老板用濃濃的紐約腔告訴他，“這是——基因?！?/span>
現(xiàn)如今，大多數(shù)人都知道DNA是什么，否則他們可能會以為這又是一個(gè)什么壞東西，就像“化學(xué)物質(zhì)”或者“人工合成”那樣。幸運(yùn)的是，那些聽說過沃森和克里克名字的人往往也搞不清誰是誰。不止一回，許多熱情的崇拜者跑來告訴我，他們多么喜歡我的書——意思是，吉姆寫的《雙螺旋》。經(jīng)過了多次誤會，我現(xiàn)在明白了最好的回應(yīng)是不作解釋。
更加意外的一次，是在吉姆1955年重返劍橋工作之后。一天，我去卡文迪許實(shí)驗(yàn)室上班，發(fā)現(xiàn)同行的是內(nèi)維爾·莫特（Neville Mott），新科卡文迪許教授（布拉格當(dāng)時(shí)已經(jīng)去了倫敦的皇家學(xué)院）。我跟他說：“給你介紹一下沃森，他正好在你的實(shí)驗(yàn)室工作?！蹦仡H為詫異地望著我：“沃森？還有哪個(gè)沃森？我一直以為你叫沃森·克里克?！?/span>
有人仍然覺得DNA難以理解。我在檀香山的一家酒吧遇到過一位歌手，她告訴我，念書的時(shí)候，她曾經(jīng)詛咒過沃森和我，因?yàn)槲覀z害得她不得不死記硬背那些生物學(xué)知識。事實(shí)上，DNA的結(jié)構(gòu)，如果傳授的方式得當(dāng)，是非常容易理解的，因?yàn)樗幌窳孔恿W(xué)或者相對論那樣與常識相悖。
我認(rèn)為核酸之所以如此簡單是有原因的。它們可能可以追溯到生命的起源，或者至少非常接近起源的地方。那時(shí)只有非常簡單的機(jī)制。當(dāng)然，這些化學(xué)分子的存在本身只能通過量子力學(xué)得到解釋，但是好在化學(xué)分子的形狀可以用相當(dāng)簡單的機(jī)械模型來體現(xiàn)——正是這一點(diǎn)使得DNA的觀念易于理解。
富蘭克林，圖片來自sciencehistory.org/Vittorio Luzzati
考慮到有些讀者碰巧還沒有聽說過雙螺旋是如何發(fā)現(xiàn)的，下面我將提供一個(gè)簡短的概括。利茲大學(xué)的阿斯特伯里曾拍攝到DNA纖維的X射線衍射照片，但是質(zhì)量不高。第二次世界大戰(zhàn)之后，當(dāng)時(shí)在倫敦國王學(xué)院的蘭道爾實(shí)驗(yàn)室工作的威爾金斯拍得了幾張更好的照片。蘭道爾之后雇了一個(gè)有經(jīng)驗(yàn)的晶體衍射學(xué)家，富蘭克林，來幫助解析DNA的結(jié)構(gòu)。
不幸的是，富蘭克林和威爾金斯工作上有點(diǎn)合不來。他希望她集中研究更濕潤的形式（即所謂的B型），這可以得到更簡單的X射線圖譜，比更干燥的形式（A型）能揭示更多信息，雖然后者可以得到更加清晰的X射線圖片。
在劍橋，當(dāng)時(shí)我的博士論文研究課題是用X射線解決蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。吉姆·沃森，美國來的訪問學(xué)者，當(dāng)時(shí)只有23歲，一門心思想要發(fā)現(xiàn)基因是什么，并希冀通過解決DNA的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的。我們建議倫敦的同事們采用建模的方法來研究該問題，就像鮑林用建模的辦法解決了阿爾法螺旋那樣。我們自己先得出了一個(gè)完全錯(cuò)誤的模型，鮑林后來也得到了一個(gè)錯(cuò)誤的模型。最終，一番波折之后，吉姆和我提出了正確的模型。這依賴于倫敦小組的部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，以及查可夫發(fā)現(xiàn)的DNA中四種堿基的相對含量。
我最初是從奧黛爾那里聽說吉姆的。一天我回到家里，她告訴我，“馬克斯剛來過這里，帶著一個(gè)美國小伙子想要讓你認(rèn)識——你知道嗎？——他是個(gè)禿頭！”奧黛爾的意思是吉姆留著平頭，這在劍橋還是非常新奇的事情。后來吉姆入鄉(xiāng)隨俗，頭發(fā)越來越長，不過他的頭發(fā)從來沒有長到60年代嬉皮士的長度。
吉姆和我一見如故，部分原因是我們的興趣驚人地相似，還有部分原因——我推測——我們都有點(diǎn)年少輕狂，對繁冗拖沓的思考都沒有耐心。吉姆顯然比我更口無遮攔，但是我們的思維方式相當(dāng)類似，不同的是我們的知識背景。那個(gè)時(shí)候，我對蛋白質(zhì)和晶體衍射有了一定的知識。吉姆對這些知道得不多，但是非常了解關(guān)于噬菌體的工作，特別是德爾布呂克、薩爾瓦·盧里亞（Salva Luria）和赫希（AI Hershey）領(lǐng)銜的噬菌體小組相關(guān)的工作。吉姆同時(shí)也更了解細(xì)菌遺傳學(xué)。我推測我們對經(jīng)典遺傳學(xué)的知識大致相當(dāng)。
不消說，我倆總是聚在一塊討論問題。這讓我們顯得有點(diǎn)與眾不同。卡文迪許的實(shí)驗(yàn)室本來很小——在1949年的一段時(shí)間里，我們都擠在一間屋子里。到了吉姆加入的時(shí)候，佩魯茨和肯德魯已經(jīng)有了一個(gè)很小的私人辦公室。這個(gè)時(shí)候，我們組分到了一個(gè)更大的房間。一開始，大家并不清楚這間小辦公室分配給誰，直到有一天，佩魯茨和肯德魯搓著手向大家宣布，那間屋子分配給吉姆和我，原因是“……這樣你倆討論問題的時(shí)候就不會打擾到大家了?！笔潞髞砜?，這真是一個(gè)幸運(yùn)的決定。
當(dāng)我們結(jié)識的時(shí)候，吉姆已經(jīng)拿到博士學(xué)位了，我雖然年長12歲，卻還是一名在讀研究生。在倫敦，威爾金斯開始利用X射線研究DNA，隨后富蘭克林接手，并擴(kuò)展了這方面的工作。雖然吉姆和我整天都在討論問題，但是我們從來沒有做過任何關(guān)于DNA的實(shí)驗(yàn)工作。因?yàn)轷U林樹立的榜樣，我們相信解決DNA結(jié)構(gòu)的途徑是構(gòu)建模型。倫敦的同仁們則采取了更為艱辛的辦法。
我們最初的嘗試以徹底失敗告終，因?yàn)槲曳浅ｅe(cuò)誤地認(rèn)為，DNA結(jié)構(gòu)中只有很少量的水分。這個(gè)錯(cuò)誤一部分是由于我自己的無知——我本該意識到鹽離子可能親水，一部分是由于吉姆誤會了富蘭克林在講座中使用的晶體學(xué)術(shù)語——他混淆了“非對稱單元”（asymmetric unit）和“單元細(xì)胞”（unit cell）。
我們犯的錯(cuò)誤當(dāng)然不止于此。由于對“互變異構(gòu)體”（tautomeric forms）理解得不夠深入，我誤認(rèn)為堿基周邊的氫鍵可能有好幾種不同的位置。后來，我們實(shí)驗(yàn)室的一位美國晶體學(xué)家杰里·多諾霍（Jerry Donohue）告訴我們，教科書上的某些化學(xué)式有錯(cuò)誤，實(shí)際上每種堿基幾乎只有一種特定的構(gòu)型。從此以后，形勢就明朗多了。
核心發(fā)現(xiàn)是吉姆篤定了兩種堿基配對的本質(zhì)（A與T, G與C）。他的這個(gè)結(jié)論不是基于邏輯推理，更像是意外收獲（合乎邏輯的辦法是這樣的：首先，假定查科夫的原則是正確的，這樣就只有一種可能的配對方式；其次，根據(jù)DNA纖維圖譜中的C2空間基團(tuán)來尋找二重的對稱性（dyadic symmetry），這樣我們很快就會得出正確的堿基配對——如果有必要，我們肯定會采取這套辦法的）。
在某種意義上，吉姆的發(fā)現(xiàn)確實(shí)有運(yùn)氣的成分，實(shí)際上，大多數(shù)發(fā)現(xiàn)都有一絲運(yùn)氣的成分。重點(diǎn)在于，吉姆在尋找某種關(guān)鍵的東西，而且當(dāng)他發(fā)現(xiàn)堿基配對的時(shí)候就立刻意識到了它的重要性——“機(jī)遇偏愛有準(zhǔn)備的頭腦”。這個(gè)插曲也證明了對科研要保持必要的游戲態(tài)度。
1953年上半年，吉姆和我共寫了4篇論文探討DNA的結(jié)構(gòu)與功能。第一篇發(fā)表在4月25日的《自然》雜志上，在同一期發(fā)表的還有倫敦國王學(xué)院的兩篇論文，一篇由威爾金斯、斯托克斯、威爾遜所作，另一篇由富蘭克林和戈斯林所作。五周之后，我們在《自然》雜志發(fā)表了第二篇論文，討論的是雙螺旋結(jié)構(gòu)的遺傳學(xué)意義（論文署名順序是通過拋硬幣決定的，兩次都是吉姆排前）。關(guān)于這個(gè)問題的更一般性的討論，發(fā)表在了當(dāng)年由冷泉港舉辦的一次病毒學(xué)術(shù)會議報(bào)告里。關(guān)于雙螺旋結(jié)構(gòu)的更細(xì)致的技術(shù)性描述，1954年發(fā)表在了一個(gè)不知名的刊物上。
第一篇《自然》論文既簡短又審慎。除了雙螺旋結(jié)構(gòu)本身，該文唯一可圈可點(diǎn)的是這句：“我們當(dāng)然沒有忽視，我們所假定的堿基配對立刻暗示出遺傳材料的一種可能的復(fù)制機(jī)制?！痹S多評論認(rèn)為這句話有點(diǎn)“傲嬌”，這個(gè)詞一般不會用來描述作者，起碼是科學(xué)工作者。事實(shí)上，這是妥協(xié)的結(jié)果。我本打算在這篇文章中討論雙螺旋的遺傳學(xué)意義，而吉姆表示反對。他擔(dān)心萬一這個(gè)結(jié)構(gòu)搞錯(cuò)了，我們就鬧大笑話了。我理解他的觀點(diǎn)，但是堅(jiān)持必須在論文里提到這一點(diǎn)，哪怕點(diǎn)到為止，否則其他人也會指出來，并誤認(rèn)為我們可能沒有注意到它。說白了，我是想證明我們的首創(chuàng)權(quán)。
那么，為什么我們改弦更張，在幾周之內(nèi)就寫了第二篇推測性的論文，并發(fā)表在了5月30號？主要原因在于，當(dāng)我們把第一篇論文的初稿寄給國王學(xué)院同事的時(shí)候，我們沒有讀到他們的論文，因此我們尚不知道X射線的證據(jù)如此強(qiáng)烈地支持我們的結(jié)構(gòu)。吉姆提前看到過富蘭克林和戈斯林在他們論文中發(fā)表的那張關(guān)于B型DNA結(jié)構(gòu)的X射線“螺旋圖”，但他肯定沒記住其中所有細(xì)節(jié)，包括關(guān)于Bessel函數(shù)的論證以及其中的距離參數(shù)。我自己當(dāng)時(shí)還未見過那張圖。因此看到他們?nèi)〉昧巳绱舜蟮倪M(jìn)展，我們有點(diǎn)意外，并且很欣喜地看到他們的證據(jù)支持我們的想法。有了最新的支持，我就可以很輕松地說服吉姆，我們應(yīng)該寫第二篇論文。
關(guān)于雙螺旋的發(fā)現(xiàn)，我認(rèn)為應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，從科學(xué)上來說，發(fā)現(xiàn)它的途徑相當(dāng)平常。真正重要的不是如何發(fā)現(xiàn)它的，而是發(fā)現(xiàn)的東西——雙螺旋結(jié)構(gòu)本身。看一看其他的科學(xué)發(fā)現(xiàn)吧——誤導(dǎo)人的數(shù)據(jù)、錯(cuò)誤的想法、人際沖突，這些故事在科學(xué)發(fā)現(xiàn)中屢見不鮮。以膠原蛋白結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)為例。膠原蛋白是肌腱、軟骨和其他組織的主要成分。膠原蛋白的基本纖維由三條長鏈彼此交錯(cuò)而成。它的發(fā)現(xiàn)過程與雙螺旋的發(fā)現(xiàn)相比毫不遜色：涉及的人物也是很有個(gè)性，事實(shí)也是非?；靵y，錯(cuò)誤的辦法也非常誤導(dǎo)人，競爭與合作同樣驚心動魄。但是從來沒有人寫過三螺旋的故事。原因當(dāng)然在于，恕我直言，膠原蛋白不如DNA那么重要。
當(dāng)然，何為重要本身就是個(gè)見仁見智的問題。在亞歷克斯·里奇和我研究（非常巧合的是）膠原蛋白之前，我們對它頗為不屑?！爱吘?，植物里沒有一點(diǎn)膠原蛋白?！钡搅?955年，當(dāng)我們對這個(gè)分子感興趣之后，我們發(fā)現(xiàn)自己常說的是，“你知道嗎，人體中1/3的蛋白質(zhì)都是膠原蛋白。”但是無論從哪個(gè)角度看，DNA都比膠原蛋白更加重要，更接近生物學(xué)的核心，對后續(xù)研究的意義更大。因此，正如我之前多次說過的那樣：真正迷人的是DNA分子，而不是研究它的科學(xué)家。
整個(gè)故事中最奇怪的一點(diǎn)是，無論是吉姆還是我，研究DNA都不是我們的正式工作。我當(dāng)時(shí)還在讀研究生，畢業(yè)課題是關(guān)于利用X射線衍射測定多肽和蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，而吉姆的工作是來劍橋幫助肯德魯研究結(jié)晶肌球蛋白。作為威爾金斯的朋友，我聽說了許多關(guān)于DNA的工作——這得到了他們的許可，而吉姆在那不勒斯聽了威爾金斯的報(bào)告之后就被衍射問題深深吸引住了。
人們常常問吉姆和我花了多少時(shí)間研究DNA。這取決于你怎么定義“研究”。在差不多兩年的時(shí)間里，我們經(jīng)常討論這個(gè)問題，無論是在實(shí)驗(yàn)室，還是在午餐時(shí)間沿著河畔的校區(qū)花園散步，或是在家里（因?yàn)榧酚袝r(shí)候在晚飯時(shí)間造訪我家，眼神里滿是“餓意”）。有時(shí)候，特別是當(dāng)外面的夏日格外誘人的時(shí)候，我們下午就不上班，到格蘭切斯特河上泛舟。
我們倆都認(rèn)為DNA非常重要，雖然沒有意識到它會像我們今天知道的這樣重要。最初我以為利用X射線衍射解決DNA纖維結(jié)構(gòu)的會是威爾金斯、富蘭克林和國王學(xué)院的其他人，但是慢慢地，吉姆和我對他們按部就班的工作步驟越發(fā)感到不耐煩。此外，富蘭克林和威爾金斯之間的不快也拖了他們的后腿。
我們所采取的研究方法的不同之處在于，吉姆和我對阿爾法螺旋的發(fā)現(xiàn)過程一清二楚。我們明白，知道了原子之間的距離及角度，余下的可能性就不多了，而規(guī)則的雙螺旋又進(jìn)一步縮減了自由度。國王學(xué)院的同仁們對這樣的辦法不是特別熱心。特別是富蘭克林，她對自己的方法格外情有獨(dú)鐘。我猜她可能覺得，只靠這一丁點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)就開始推測結(jié)構(gòu)模型，未免異想天開。
對于富蘭克林作為一名女性科學(xué)家受到了不公的待遇，已有許多討論。毫無疑問，當(dāng)時(shí)確實(shí)有許多令人厭惡的限制，比如有些屋子僅為男性教員準(zhǔn)備，女性是不允許進(jìn)去喝杯咖啡的，但是這些都無足輕重，起碼在我看來是這樣。就我所見，她的同事們對不同性別的科學(xué)家都一視同仁。在蘭道爾的實(shí)驗(yàn)室里還有其他的女性，比如鮑琳娜·柯萬（Pauline Cowan）。此外，他們的科學(xué)導(dǎo)師是費(fèi)爾（Honor B.Fell），一位知名的組織培養(yǎng)學(xué)家。我知道的唯一反對聲音來自富蘭克林的家人。她出身于殷實(shí)的銀行世家，他們認(rèn)為一個(gè)猶太好姑娘應(yīng)該結(jié)婚生子，而不是投身于科學(xué)研究，但是即便如此，她的家人也沒有阻攔她的職業(yè)選擇。
雖然她可以自由選擇職業(yè)，但是我認(rèn)為還有其他更微妙的限制。富蘭克林和威爾金斯合不來的部分原因在于，她覺得威爾金斯只是把她當(dāng)作助手，而不是一位獨(dú)立的同事。富蘭克林研究DNA，并非因?yàn)樗J(rèn)為這個(gè)大分子特別重要。當(dāng)蘭道爾最初給她這份職位的時(shí)候，他們計(jì)劃由她來研究蛋白質(zhì)溶液的X射線衍射。富蘭克林之前做過煤炭的X射線衍射研究，所以這個(gè)計(jì)劃可以說非常合適。后來蘭道爾改變了主意，因?yàn)镈NA纖維的工作（當(dāng)時(shí)威爾金斯正在進(jìn)行的工作）越來越有意思，蘭道爾建議她不妨也研究DNA。我覺得，富蘭克林此前對DNA可能都不大了解。
有些女權(quán)主義者認(rèn)為富蘭克林是她們陣營中的先烈，但是我認(rèn)為事實(shí)并非如此。跟富蘭克林非常熟悉的艾倫·克魯格（Aaron Klug），曾就一本女權(quán)主義的書跟我說過，“富蘭克林肯定非常厭惡這本書?！?/span>在我看來，富蘭克林并不覺得自己是男女平權(quán)的先驅(qū)，她渴望的只是別人把她當(dāng)作一位嚴(yán)肅的科學(xué)家來對待。
無論如何，富蘭克林的實(shí)驗(yàn)工作都是非常出色的，很難設(shè)想做得更好了。不過，說到如何解釋X射線衍射圖片，她就不大在行了。她的所有工作都非常得當(dāng)——幾乎過于得當(dāng)。她缺少的是鮑林的霸氣（panache）。而這種情況發(fā)生的原因之一，除了兩人的氣質(zhì)不同之外，就是她認(rèn)為女性必須時(shí)刻體現(xiàn)出專業(yè)素質(zhì)。
吉姆對自己的能力就沒有這樣的顧慮。他就是想知道問題的答案，無論是通過適當(dāng)?shù)姆椒ㄟ€是有點(diǎn)“浮夸”的方法，他一點(diǎn)也不介意。他想的只是盡快地知道答案。人們有時(shí)會說這是因?yàn)槲覀冞^于喜歡競爭，但是事實(shí)并不支持這個(gè)說法。當(dāng)我們滿懷熱情地建模的時(shí)候，我們把這套方法也教給了威爾金斯，甚至還借給了他制作模型必需的模具。當(dāng)然，我們也許做得還不夠（他們從來沒有用過我們的模具），但這并不是出于競爭心態(tài)，而是因?yàn)槲覀儫崆械叵胫澜Y(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)。
這些，當(dāng)然，都是對我們有利的因素。我相信除此之外還有兩個(gè)。無論是吉姆還是我，都沒有感到任何外在的壓力需要我們必須解決這個(gè)問題。這意味著，我們可以在一段時(shí)間里集中精力研究這個(gè)問題，然后擱下一段時(shí)間。另外一個(gè)優(yōu)勢是，我們逐漸形成了一套不言自明但是非常有效的合作方式，這是倫敦的小組里所沒有的。在吉姆和我之間，無論誰提出了一個(gè)新的想法，都會得到嚴(yán)肅認(rèn)真的對待，另一個(gè)人都會以一種開誠布公且毫無惡意的方式批評它。事后來看，這非常關(guān)鍵。
在解決科學(xué)問題的過程中，我們幾乎不可避免都會陷入誤區(qū)。我已經(jīng)列出了自己犯過的一些錯(cuò)誤。現(xiàn)在，我們談點(diǎn)正面的結(jié)論。正確地解決問題往往需要有次序的邏輯步驟。如果其中一環(huán)錯(cuò)了，那么你可能就走上了錯(cuò)誤的軌道，離正確答案越來越遠(yuǎn)。因此，不陷入自己的誤區(qū)里就非常關(guān)鍵。如何做到這一點(diǎn)呢？智識上的合作可以幫你從這些誤區(qū)中走出來。
一個(gè)典型的例子是吉姆最初堅(jiān)持磷酸基團(tuán)必須在結(jié)構(gòu)中央。他的理由是：組氨酸以及核蛋白的長堿性側(cè)鏈才可以深入到DNA中央與磷酸基團(tuán)接觸。我強(qiáng)烈認(rèn)為這個(gè)理由非常牽強(qiáng)，我們應(yīng)該忽略它。一天晚上，我跟吉姆說：“為什么我們不試試把磷酸基團(tuán)放在外面呢？”“因?yàn)槟菢泳吞唵瘟恕！?/span>（意思是說那樣會有許多種可能的模型。）“為什么不試一試呢？”我說。吉姆一聲不吭地走開了。也就是說，到那時(shí)為止，我們還沒有建成一個(gè)滿意的模型，所以任何一個(gè)可以接受的模型都是進(jìn)步，哪怕它不是獨(dú)一無二的。
這次爭論的重要意義在于，我們的注意力轉(zhuǎn)向了堿基。當(dāng)磷酸在內(nèi)部而堿基在外部的時(shí)候，我們可以不必在乎堿基的形狀和位置。而一旦我們將堿基置于內(nèi)部，我們就必須更加細(xì)致地研究它們。一個(gè)新發(fā)現(xiàn)令我忍俊不禁：我們按照比例做出來的堿基模型的時(shí)候，雖然形狀跟我想的差不多，但是尺寸要大得多！
因此，對于我們花了多長時(shí)間解決DNA結(jié)構(gòu)的問題，沒有一個(gè)簡單的回答。1951年末，我們有一段時(shí)間特別專注于建模，但是在那之后，我被禁止再做任何這方面的工作，因?yàn)槲疫€是一個(gè)研究生。1952年夏天，有一兩個(gè)星期我打算做實(shí)驗(yàn)來看看是否可以找到證據(jù)支持堿基在溶液中配對，但是因?yàn)椴┦空撐牡墓ぷ魑也坏貌惶崆胺艞夁@方面的探索。最后一次解決DNA的結(jié)構(gòu)，包括測量模型的配位信息，僅僅花了幾周時(shí)間。在此之后不到一個(gè)月，我們的論文就發(fā)表在了《自然》雜志上。如果只算最后一部分工作，當(dāng)然短得不可思議，但是之前花在閱讀和討論上的時(shí)間當(dāng)然也應(yīng)該包括在內(nèi)，因?yàn)檎沁@些閱讀和討論才使得我們可能提出最后的模型。
不久我們就發(fā)現(xiàn)，我們的模型有一些細(xì)節(jié)錯(cuò)誤。在G、C之間我們只有兩個(gè)氫鍵，雖然我們意識到也許有三個(gè)。鮑林隨后雄辯地論證了為何G、C之間是三個(gè)氫鍵，因此看到我在《科學(xué)美國人》上的文章中的附圖仍然是兩個(gè)氫鍵之后大為光火。這件事確實(shí)不是我的錯(cuò)。事實(shí)上，編輯過于匆忙（他們通常都是如此），我從來沒有看到校對樣稿。此外，模型中的堿基也離中心太遠(yuǎn)了。但是，雖然有這樣那樣的錯(cuò)誤，我們的模型還是抓住了雙螺旋的所有關(guān)鍵性質(zhì)：雙螺旋呈反向平行，這是我從富蘭克林的數(shù)據(jù)中推斷出的一個(gè)性質(zhì)；磷酸骨架在外面，核酸鑲嵌在里面；最重要的是，特定堿基的配對。
還有幾點(diǎn)不容忽視。這需要相當(dāng)?shù)挠職?/span>（或者叫魯莽，取決于你怎么看），以及一定的專業(yè)知識，暫時(shí)擱置雙螺旋如何解開的問題，并拒絕平行結(jié)構(gòu)。在我們的模型見刊不久，宇宙學(xué)家伽莫夫提出過這樣的平行模型，最近又有兩位作者重提了這個(gè)想法。請?jiān)试S我快進(jìn)到現(xiàn)在來討論這兩種模型。按他們的提議，DNA的雙鏈沒有交錯(cuò)，而是像兩條鐵軌一樣平行。他們認(rèn)為，這樣的結(jié)構(gòu)將使得雙鏈更容易解開。每條鏈的確有點(diǎn)搖擺，因此，乍看起來，它們提出的結(jié)構(gòu)與我們的區(qū)別不大。他們聲稱，這些新模型同樣與X射線衍射數(shù)據(jù)吻合，與我們的也不相上下。
我一點(diǎn)也不相信這些模型。對于衍射圖譜的說法我也非常懷疑，因?yàn)檫@樣的模型會在X射線纖維圖上的空白區(qū)域內(nèi)留下幾個(gè)亮點(diǎn)。此外，他們的模型樣子都很丑，因?yàn)樗鼈兊男螤钍墙Ｕ邚?qiáng)加給它們的，而沒有明顯的結(jié)構(gòu)理由。
不過，這樣的反駁并不充分，而且很容易被歸因于我的偏見。這兩組科研人員相當(dāng)敏銳地感到他們不屬于科研的主流，權(quán)威專家甚至不理睬他們的意見。事實(shí)恰恰相反，包括《自然》雜志編輯在內(nèi)的每一個(gè)人都特別注意給他們表達(dá)意見的機(jī)會，以示公平。
這時(shí)，一位純數(shù)學(xué)家比爾·博爾（Bill Pohl）也參與了進(jìn)來。他非常正確地指出，除非有新的非常規(guī)事件發(fā)生，環(huán)狀DNA復(fù)制產(chǎn)生的兩條DNA都會互相連鎖，而不是彼此分離。由此他推斷，DNA雙鏈不可能像我們提議的那樣互相連鎖，而必然彼此平行。
我與他有過較長的通信來往，也打過電話。后來他還訪問過我。他對實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)相當(dāng)了解，但依然堅(jiān)持他的觀點(diǎn)。在一封信里，我告訴他，如果大自然果真偶爾產(chǎn)生出兩條互相盤繞的環(huán)狀DNA，那么肯定也進(jìn)化出了一種特殊的機(jī)制可以解開雙鏈。他認(rèn)為這是未經(jīng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)的強(qiáng)辯，絲毫不為所動。多年之后，人們發(fā)現(xiàn)事實(shí)的確如此。尼克·康扎若利（Nick Cozzarelli）和他的同事們發(fā)現(xiàn)了一種特殊的酶，稱為二型拓?fù)洚悩?gòu)酶（topoisomerase II）。該酶可以切開一條DNA的雙鏈，繞過另外一條DNA，然后重新接上斷開的雙鏈。因此，它可以解開兩條交織在一起的環(huán)狀DNA，甚至，當(dāng)DNA濃度非常高的時(shí)候，分離的DNA中也會產(chǎn)生出交織的DNA。
幸運(yùn)的是，沃特·凱勒（Walter Keller）和吉姆·王（Jim Wang）就環(huán)狀DNA的“交織次數(shù)”做了許多杰出的工作，表明所有這些“平行雙鏈”的模型（side-by-side models）必然是錯(cuò)誤的。兩條環(huán)狀DNA解旋的次數(shù)與我們的模型預(yù)言的一致。我對這個(gè)問題思考得很多，在1979年我特地和吉姆·王、比爾·鮑爾（Bill Bauer）一道寫了一篇評述文章，題為《DNA真的是雙螺旋嗎》（Is DNA Really a Double Helix），相當(dāng)細(xì)致地考察了所有相關(guān)的論證。
不過，我不大確定這是否足以說服堅(jiān)定的懷疑論者，雖然這個(gè)時(shí)候比爾·博爾已經(jīng)投誠了。幸運(yùn)的是，此時(shí)有了新的發(fā)現(xiàn)。僅靠先前的X衍射數(shù)據(jù)無法做出充分的論證，原因有二：一、X衍射圖片里的信息畢竟不夠完整；二、我們必須首先假定一個(gè)臨時(shí)的模型，然后利用相當(dāng)有限的數(shù)據(jù)檢測它。
到了20世紀(jì)70年代末期，化學(xué)家發(fā)明了一套有效的方法來合成已知序列的短鏈DNA。如果運(yùn)氣好的話，這些短鏈DNA還可以結(jié)晶。通過X射線衍射以及其他不含歧義的辦法（比如同形置換），人們可以清楚無誤地解析它們的結(jié)構(gòu)。此外，這種晶體的X衍射點(diǎn)圖像比先前纖維圖譜的分辨率更高。部分原因在于，之前的DNA纖維是各種不同序列的DNA的混合，得到的是所有圖像的平均值，因此更為模糊。
利用這樣的短鏈DNA，里奇和他在MIT的研究小組，以及迪克·迪克森（Dick Dickerson）和他在加州理工的同事，獲得了一個(gè)意外發(fā)現(xiàn)。X射線衍射表明，這些DNA是從未見過的左旋結(jié)構(gòu)，看起來相當(dāng)扭曲（zigzag）。它們被稱為Z-DNA。它的X射線圖譜與經(jīng)典的DNA模型也很不一致，因此，它們很顯然是一種新型的DNA。后來發(fā)現(xiàn)，在某種特定的堿基序列（嘌呤和嘧啶交錯(cuò)出現(xiàn)）中，這樣的Z-DNA最容易出現(xiàn)。它們在自然界中的功能究竟是什么？這依然是一個(gè)活躍的研究課題。一個(gè)猜測是它可能具有調(diào)控功能。
更多的常規(guī)DNA很快得到了結(jié)晶。這一次得到的結(jié)果非常類似于DNA纖維的X射線數(shù)據(jù)，不過，在不同的局部堿基序列，都有一點(diǎn)細(xì)微的變化，雙螺旋也都稍有不同。這也是一個(gè)活躍的研究領(lǐng)域。
直到20世紀(jì)80年代早期，DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)才最終得到證實(shí)。我們的模型從最開始的比較有可能，到非常有可能（多虧了DNA纖維方面的細(xì)致工作），最終到幾乎肯定正確，前后歷時(shí)25年。雖然它整體上是正確的，但是具體細(xì)節(jié)還是有所偏差。當(dāng)然，關(guān)于DNA序列的化學(xué)及生物化學(xué)性質(zhì)方面的工作，堿基互補(bǔ)配對（這是DNA的核心功能）及雙鏈反向平行的特征很早就確定了。
在科學(xué)史上，理論變成“事實(shí)”（人們公認(rèn)的）往往需要經(jīng)歷一個(gè)曲折的過程，DNA雙螺旋的確立就是一個(gè)很好的例子。我猜測，20年到25年之后，許多人都有推翻傳統(tǒng)觀念的強(qiáng)烈愿望。每一代人都有新的潮流。在雙螺旋的例子中，雖然事實(shí)俱在，但是上一代人很難接受這個(gè)新模型。在非科學(xué)領(lǐng)域，拒絕這樣的挑戰(zhàn)更加困難，因?yàn)樾掠^念往往會因其新穎而流行。新，即一切。無論是科學(xué)還是非科學(xué)領(lǐng)域，新途徑總是試圖保留一部分傳統(tǒng)觀點(diǎn)，因?yàn)樽钣行У膭?chuàng)新總是脫胎于既定傳統(tǒng)。
那么，吉姆和我的貢獻(xiàn)是什么呢？如果我們有任何值得稱道的地方，那就是我們對問題的不懈追求，以及當(dāng)一個(gè)想法站不住腳的時(shí)候果斷拋棄它。鑒于我們走過如此多的彎路，嘗試過如此多錯(cuò)誤的模型，有人覺得我們不是非常聰明。但這是科學(xué)發(fā)現(xiàn)的必由之路。許多努力之所以失敗并不是因?yàn)槿藗儾粔蚵斆鳎且驗(yàn)樘剿魅藛T陷入了死胡同或者半途而廢。常有人批評，我們對解決雙螺旋所需的各個(gè)方面的知識掌握得不夠全面，但是，起碼我們努力掌握它們，而這些批評家卻看不到這一點(diǎn)。
盡管如此，我們并不認(rèn)為這有那么重要。我認(rèn)為，吉姆和我的貢獻(xiàn)在于：我們在科研生涯的早期就選擇了合適的問題，并堅(jiān)持不懈地做下去。我們跌跌撞撞地發(fā)現(xiàn)了金礦，這固然沒錯(cuò)，但是這也是因?yàn)槲覀冊趯ふ医鸬V。我們倆不約而同地認(rèn)為：分子生物學(xué)的中心問題是基因的化學(xué)結(jié)構(gòu)。遺傳學(xué)家赫爾曼·穆勒（Hermann Muller）早在20世紀(jì)20年代就指出了這一點(diǎn)，從那以后，其他人也持有相同的觀點(diǎn)。而吉姆和我的感覺是：事情也許沒有看起來那么復(fù)雜，也許有解決問題的捷徑。
有趣的是，對我來說，部分底氣在于對蛋白質(zhì)的詳細(xì)了解。我們畢竟無法直接看到真相，但是我們認(rèn)為這個(gè)問題非常重要，所以才會孜孜不倦地投入很多時(shí)間，從所有可能的角度做艱苦的思考。事實(shí)上，沒有任何人準(zhǔn)備做如此大的智力投資，因?yàn)檫@不僅需要掌握遺傳學(xué)、生物化學(xué)、化學(xué)以及物理化學(xué)（包括X射線衍射——誰愿意去學(xué)它呢？），而且需要沙中淘金，從各種數(shù)據(jù)中去偽存真。這樣的討論對人要求非常高，有時(shí)顯得沒完沒了，簡直令人精神崩潰。如果對這個(gè)問題沒有強(qiáng)烈的興趣，恐怕無法維持這種高強(qiáng)度的思考。
不過，歷史上其他的理論突破往往體現(xiàn)出同樣的模式。跟整個(gè)科學(xué)界的其他同仁相比，我們的思考并不是最艱苦的，但是比起生物學(xué)里的絕大多數(shù)同行，我們思考得更加刻苦。那個(gè)時(shí)候，除了遺傳學(xué)家，以及噬菌體小組的人，一般人都認(rèn)為生物學(xué)缺乏清晰的邏輯。
當(dāng)然，總是有人會追問，如果沃森和我沒有提出DNA結(jié)構(gòu)會怎么樣。人們常說，歷史學(xué)家對這種“假設(shè)歷史”的思考方式評價(jià)不高，但是，如果歷史學(xué)家對這樣的問題不能給出一個(gè)合理的解釋，我實(shí)在想不通歷史分析還研究什么。如果吉姆不幸被網(wǎng)球擊中，一命嗚呼，我可以相當(dāng)肯定我自己恐怕解決不了這個(gè)問題，但是如果不是我們，那又會是誰呢？
吉姆和我一致認(rèn)為，如果鮑林看過國王學(xué)院的X射線數(shù)據(jù)，他肯定可以解決DNA的結(jié)構(gòu)。但是鮑林自己卻說，雖然他第一眼就很喜歡我們提出的結(jié)構(gòu)，但是他思索了一番才最終認(rèn)識到自己的模型是錯(cuò)誤的。如果沒有看到我們的模型，他自己恐怕永遠(yuǎn)也想不到。富蘭克林離發(fā)現(xiàn)答案只有兩步之遙。她只需要意識到雙鏈呈反向平行，還有，當(dāng)堿基在正確構(gòu)象的時(shí)候，可以兩兩配對。不過，當(dāng)時(shí)她正準(zhǔn)備離開國王學(xué)院，終止DNA方面的工作，去和貝爾納一道研究煙草花葉病毒（5年之后，37歲的她就去世了）。威爾金斯在知道我們的結(jié)構(gòu)之前曾向我們宣布，他打算全心全意地研究DNA結(jié)構(gòu)的問題。經(jīng)過我們?nèi)宕蔚膭裾f，他決定也來嘗試建模的方法。如果吉姆和我沒有成功，我認(rèn)為雙螺旋的發(fā)現(xiàn)也不過延遲三五年。
不過，岡斯·斯坦特（Gunther Stent）提出過更一般的問題，也得到了彼得·梅德沃（Peter Medawar）的支持（他是一位思維特別周密的思想家）。這個(gè)問題就是，如果沃森和我沒有發(fā)現(xiàn)DNA的結(jié)構(gòu)，假定DNA不是突然被發(fā)現(xiàn)，而是一點(diǎn)一點(diǎn)地被揭示出來，它的影響力恐怕要弱很多。基于這樣的原因，斯坦特主張：人們往往羞于承認(rèn)，科學(xué)發(fā)現(xiàn)其實(shí)更接近于藝術(shù)。風(fēng)格與內(nèi)容同樣重要。
對于這種主張我不是完全認(rèn)同，起碼在DNA這個(gè)例子不適用。與其說是沃森和克里克造就了雙螺旋，我更愿意說，是雙螺旋造就了沃森和克里克。畢竟，當(dāng)時(shí)我還籍籍無名，而沃森給人的印象也是聰明有余可靠不足。但是我認(rèn)為這樣的主張其實(shí)忽視了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的內(nèi)在美。真正迷人的是DNA分子，而不是研究它的科學(xué)家。遺傳密碼的發(fā)現(xiàn)也不是一蹴而就，但是當(dāng)真相大白之后回頭再看，它的影響力一點(diǎn)也不遜色。即使發(fā)現(xiàn)新大陸的不是哥倫布，那又怎么樣呢？更為重要的是，人們有了發(fā)現(xiàn)之后，還有足夠的人力財(cái)力來充分利用這個(gè)發(fā)現(xiàn)。關(guān)于發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋的歷史，我認(rèn)為真正值得注意的是這個(gè)方面，而不是其中的個(gè)人因素，無論在其他的科研人員看來這個(gè)故事多么有趣或有啟發(fā)。
說到底，“如何評價(jià)雙螺旋結(jié)構(gòu)”是一個(gè)科學(xué)史問題。自然，歷史學(xué)問題沒有一個(gè)簡單的回答，仁者見仁，智者見智，而且看法也會隨時(shí)間而變。不過，毫無疑問的是，雙螺旋結(jié)構(gòu)對一批活躍且富有影響力的科學(xué)家相當(dāng)迅速地產(chǎn)生了可觀的影響。多虧了馬克斯·德爾布呂克，最初的三篇論文馬上被散發(fā)給了參加1953年冷泉港學(xué)術(shù)研討會的所有與會人員，而且沃森也受邀做了個(gè)報(bào)告。隨后，我在紐約的洛克菲勒研究所做了一次報(bào)告。事后有人告訴我，這激發(fā)了人們的興趣。部分原因在于我同時(shí)展示了我對該課題的熱情以及對實(shí)驗(yàn)證據(jù)的相當(dāng)冷靜的評估。
故事的線索大致就是1954年10月發(fā)表在《科學(xué)美國人》雜志上的那篇文章。布倫納當(dāng)時(shí)剛剛在牛津大學(xué)欣謝爾伍德的指導(dǎo)下拿到他的博士學(xué)位，他成了我們在冷泉港的代言人。他費(fèi)了不少力氣向米里斯拉夫·德梅勒克（Milislav Demerec）（當(dāng)時(shí)冷泉港的主任）講明白了雙螺旋是怎么一回事（布倫納1957年正打算從南非移居到劍橋，之后我們成了最親密的搭檔，與我共用實(shí)驗(yàn)室長達(dá)20年）。但不是每個(gè)人都認(rèn)可這個(gè)發(fā)現(xiàn)。
巴里·考門（Barry Commoner）堅(jiān)持認(rèn)為，物理學(xué)家對生物學(xué)的理解未免失之過簡（這其實(shí)有點(diǎn)道理）。當(dāng)我1953—1954年拜訪查可夫的時(shí)候，他以一貫的充滿洞察力的口吻告訴我，我們第一篇《自然》論文有點(diǎn)意思，不過第二篇就乏善可陳。1959年，杰出的生化學(xué)家弗里茨·李普曼（Fritz Lipmann）邀請我到洛克菲勒做一個(gè)系列演講，我在和他談話的時(shí)候才意識到，他并沒有把握到我們對DNA復(fù)制機(jī)制的理解（我同時(shí)也意識到他跟查可夫聊了不少）。不過，到了系列演講結(jié)束，他做總結(jié)陳詞的時(shí)候，他對我們的理論做出了一個(gè)非常出色的概述。
生化學(xué)家亞瑟·科恩伯格（Arthur Kornberg）曾告訴我，他剛開始研究DNA復(fù)制的生物化學(xué)原理的時(shí)候，并不相信我們提出的機(jī)制，但是他所做的出色工作說服了他自己，轉(zhuǎn)而加入了我們的陣營。要知道，他一直都是一位非常謹(jǐn)慎苛刻的科學(xué)家。他的工作首次為DNA的雙鏈呈反向平行提供了證據(jù)。無論如何，在我看來，我們得到了相當(dāng)?shù)年P(guān)注，比艾弗里要幸運(yùn)，比孟德爾更是幸運(yùn)。
生活在雙螺旋的光環(huán)下是什么感覺呢？我認(rèn)為我們馬上就意識到我們可能誤打誤撞地得出了重大發(fā)現(xiàn)。根據(jù)吉姆回憶，我走到老鷹酒吧（正對著我們每天吃午飯的地方），告訴每一個(gè)人我們發(fā)現(xiàn)了生命的奧秘。對此我毫無印象，但是我的確記得回家的時(shí)候告訴奧黛爾我們可能有了重大發(fā)現(xiàn)。多年之后，她告訴我她一點(diǎn)也不信。“每天回家你都這么說，時(shí)間長了我根本不再當(dāng)回事了好嘛?！辈祭癞?dāng)時(shí)感冒了，正好不在實(shí)驗(yàn)室。后來他看到模型，并理解了其中的基本概念，馬上就特別興奮起來。過去的不愉快渙然冰釋，他成了我們最堅(jiān)定的支持者。
來參觀我們實(shí)驗(yàn)室的人絡(luò)繹不絕，包括從牛津來的一個(gè)訪問團(tuán)（布倫納也是其中之一），以至于吉姆很快就對我重復(fù)不倦的熱情感到了不耐煩。事實(shí)上，他一度變得有點(diǎn)退縮，懷疑這只是黃粱一夢，但是來自國王學(xué)院的實(shí)驗(yàn)證據(jù)令我們倍感振奮。到了夏天，我們大部分的懷疑都已經(jīng)消散，我們終于可以冷靜地審視雙螺旋，區(qū)分哪些是偶然特征（這些多少有點(diǎn)不準(zhǔn)確），哪些是根本性質(zhì)（這些才經(jīng)得起時(shí)間的檢驗(yàn)）。
在這之后的數(shù)年，我們的生活非常平靜。我把在劍橋的住所命名為“金螺旋”，并在門口立起了一個(gè)簡單的銅質(zhì)螺旋。它只是一個(gè)單螺旋，而不是雙螺旋。它的本意只是象征螺旋，不是象征DNA。之所以用“金”這個(gè)字眼是為了表示它的美，類似于阿普列尤斯把他的故事稱為“金驢記”。人們有時(shí)問我是否打算給它鍍一層金，但是我們僅僅是把它染黃了而已。
最后，人們可能會問一個(gè)私人問題——我對得出這個(gè)發(fā)現(xiàn)是否滿意？我只能這么回答：無論是高潮還是低谷，我享受了探索的全過程。當(dāng)然，這對我日后宣傳揭開遺傳密碼的工作幫了大忙。但是要說心里話，我只能引用幾年之前畫家約翰·敏頓（John Minton）在劍橋講演時(shí)談及藝術(shù)創(chuàng)作感言，“重要的是，當(dāng)畫繪出來的時(shí)候，我在那里?！倍@，在我看來，一部分是運(yùn)氣，另一部分是良好的判斷、靈感以及堅(jiān)持不懈的努力。
《狂熱的追求》 ，本書是諾貝爾獎得主弗朗西斯·克里克的自傳。在這本書中，克里克記錄了那些激動人心的歲月里他所參與的科學(xué)工作，主要筆墨集中在1953年發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋到1966年破譯遺傳密碼的這段時(shí)間。克里克記錄了他看來具有普遍教益的科研經(jīng)歷，關(guān)于如何做研究，如何避免錯(cuò)誤。從那些失敗的故事里更能感受到一位偉大科學(xué)家的思考和堅(jiān)持。
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