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DNA結(jié)構(gòu)中的第三個(gè)男性

2004-07-15 01:09:52
讀書 2004年4期
關(guān)鍵詞:結(jié)構(gòu)研究

曹 聰

一九六二年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)授予了英國的弗朗西斯·克里克(Francis Crick)、美國的詹姆斯·沃森(James Watson)和具有英國和新西蘭雙重國籍的莫里斯·威爾金斯(Maurice Wilkins),“以獎(jiǎng)勵(lì)他們?cè)诤怂岱肿咏Y(jié)構(gòu)方面的發(fā)現(xiàn)及其在生物體的信息傳遞中的意義”。雖然授獎(jiǎng)詞沒有直接提到這三位科學(xué)家在一九五三年證明了脫氧核糖核酸(也就是DNA)的雙螺旋結(jié)構(gòu),但科學(xué)界公認(rèn),這一諾貝爾獎(jiǎng)是頒發(fā)給這一發(fā)現(xiàn)的。

雖然威爾金斯在三人中最資深(在發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)時(shí),沃森獲得博士學(xué)位不久,而克里克還是博士生),但多年來人們把這一發(fā)現(xiàn)歸功于沃森和克里克,這多少是沃森一九六八年出版的《雙螺旋:發(fā)現(xiàn)DNA結(jié)構(gòu)的個(gè)人經(jīng)歷》(三聯(lián)書店二○○一年翻譯出版)一書。克里克和威爾金斯當(dāng)時(shí)就認(rèn)為,這本從當(dāng)事人的角度回憶DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)的書會(huì)誤導(dǎo)讀者,建議哈佛大學(xué)出版社撤銷了出版合同,最后,這本書由一家商業(yè)出版社出版并很快成為暢銷書。《雙螺旋》把科學(xué)家之間激烈競爭的事實(shí)赤裸裸地展現(xiàn)在讀者面前。最令人不舒服的,可能是書中對(duì)威爾金斯的合作者羅莎琳德·富蘭克林(Rosalind Franklin)的描寫。在沃森的筆下,出身于博學(xué)的銀行家家庭、家境優(yōu)越的富蘭克林不以大家閨秀自居,秉性、相貌堅(jiān)毅,從來不涂口紅,雖然年過三十,卻依然是一身英國女青年學(xué)者的打扮。書中對(duì)她與威爾金斯合作非常不愉快的描寫,給威爾金斯帶來了負(fù)面的影響。

一九五八年,三十七歲的富蘭克林患癌癥不幸英年早逝,而克里克、沃森和威爾金斯在四年后獲得了諾貝爾獎(jiǎng)。后來,多種關(guān)于富蘭克林的傳記都指責(zé)威爾金斯未經(jīng)富蘭克林同意就把B-DNA的X光衍射照片給沃森看,直接啟發(fā)了沃森和克里克,從而使他們首先提出了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)。所以,威爾金斯成了男性科學(xué)家不公平對(duì)待其女同事的“典型”,并由此引申出諾貝爾科學(xué)獎(jiǎng)的公正性問題。所幸的是,當(dāng)事人威爾金斯在二○○三年出版了《雙螺旋結(jié)構(gòu)的第三個(gè)男性》,講述了眾所周知的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)史上鮮為人知的故事,并澄清了五十多年前他與富蘭克林相處的經(jīng)歷。

第二次世界大戰(zhàn)期間,威爾金斯在伯明翰大學(xué)獲得博士學(xué)位后,參加了英國的原子彈研究,并在一九四四年前往美國加州大學(xué)伯克利分校繼續(xù)這一研究。戰(zhàn)后,威爾金斯返回英國,原因之一是讀博士時(shí)的導(dǎo)師蘭德爾就任圣安德魯斯大學(xué)物理系系主任,有意探索物理學(xué)和生物學(xué)之間的聯(lián)系,給他安排了一個(gè)職位。但更重要的是,恰在此時(shí),威爾金斯讀到了歐文·薛定鍔(Erwin Schr歞inger)的著作《生命是什么?》。半個(gè)多世紀(jì)后,威爾金斯回憶說,薛定鍔用物理學(xué)的語言描述生命現(xiàn)象,在自己面前展現(xiàn)了“生物物理學(xué)”的美妙前景。

當(dāng)時(shí),大多數(shù)科學(xué)家認(rèn)為,染色體中的DNA與基因有著某種聯(lián)系,但不是遺傳物質(zhì)本身。化學(xué)家已經(jīng)測出了DNA的組成,于是,研究其三維結(jié)構(gòu)的重任落到了物理學(xué)家的身上。這時(shí),威爾金斯覺得圣安德魯斯大學(xué)地處偏僻,研究環(huán)境也不理想,英國醫(yī)學(xué)研究委員會(huì)不大會(huì)把很大的研究基金給圣安德魯斯大學(xué),要研究,必須在劍橋這樣的地方,最好是在倫敦。于是,威爾金斯離開圣安德魯斯,來到倫敦。但現(xiàn)實(shí)是,在等級(jí)森嚴(yán)的英國,研究基金一般只給有名望的科學(xué)家,青年科學(xué)家想獨(dú)立門戶相當(dāng)困難。

蘭德爾此時(shí)又向威爾金斯伸出了援手。原來,倫敦大學(xué)英王學(xué)院(Kings College)聘請(qǐng)?zhí)m德爾當(dāng)物理系系主任,而蘭德爾想在那里建立生物物理學(xué)研究。蘭德爾的名聲為他贏得了充裕的研究基金,英國醫(yī)學(xué)研究委員會(huì)聘請(qǐng)他擔(dān)任生物物理研究組主任,讓生物學(xué)家和物理學(xué)家一起工作。威爾金斯覺得,蘭德爾頗具遠(yuǎn)見卓識(shí),他不但關(guān)注自己的研究,很多時(shí)候甚至犧牲自己的興趣來推動(dòng)科學(xué)研究事業(yè),為學(xué)院聘請(qǐng)一流的教授,推動(dòng)組建生物科學(xué)學(xué)院,從而使學(xué)院的生物科學(xué)研究在英國名列前茅,而他自己的實(shí)驗(yàn)室則在新興的分子生物學(xué)領(lǐng)域主導(dǎo)世界。

在英王學(xué)院,威爾金斯先是繼續(xù)他的超聲波與基因變異關(guān)系的研究,后來轉(zhuǎn)攻DNA在生物細(xì)胞中運(yùn)動(dòng)和生長的情況。他自制了簡單的在可見光、紫外線和紅外線下都能工作的反射顯微鏡,研究基因是如何自行復(fù)制并控制細(xì)胞生長的,為基因就是DNA的發(fā)現(xiàn)提供了證據(jù)。后來,威爾金斯被晉升為生物物理研究組的主任助理。

在一次學(xué)術(shù)會(huì)議上,威爾金斯幸運(yùn)地得到了瑞士生物化學(xué)家魯?shù)婪颉は窦{(Rudolph Signer)無償提供的純DNA樣品,這種從小牛胸腺中提純的樣品與眾不同,它干燥時(shí)呈細(xì)小的針簇狀,而一旦遇潮,就變成黏黏糊糊的一團(tuán)。威爾金斯把受潮的DNA涂在薄片上,再放到顯微鏡下觀察偏振紫外線的吸收情況。不過,這種DNA似乎不太容易保持片狀,而往往形成像蜘蛛網(wǎng)中那又長又細(xì)的纖維。拿到顯微鏡下仔細(xì)觀察,它們又是異乎尋常地均勻和透明。于是,威爾金斯產(chǎn)生了一種直覺,纖維中分子的排列一定十分有規(guī)律,而且是結(jié)晶,可以用X光衍射來研究。要是這種直覺正確的話,X光衍射的圖像會(huì)相當(dāng)清晰,提供的有關(guān)DNA分子結(jié)構(gòu)的信息也比顯微鏡多得多。

雖然威爾金斯對(duì)X光衍射分析知之甚少,但事實(shí)證明他的直覺是正確的。當(dāng)時(shí),實(shí)驗(yàn)室僅有的一架普通的X光衍射照相機(jī),只能用來研究比DNA纖維大得多的單晶。于是,威爾金斯和蘭德爾的學(xué)生雷蒙·勾斯林(Raymond Gosling)動(dòng)手改造照相機(jī),從而獲得了更清晰、更詳細(xì)的DNA衍射照片,第一次顯示出DNA確實(shí)是結(jié)晶狀的。一九五一年,威爾金斯在意大利的一次學(xué)術(shù)會(huì)議上展示了這張照片,得到了X光衍射專家的肯定。沃森就是在這次會(huì)議上與威爾金斯相識(shí),并受到這張X光照片的啟發(fā)。

接著,勾斯林和物理學(xué)家阿雷克·史脫克斯(Alec Stokes)一起測量了DNA照片上所有的點(diǎn)的位置,推算出DNA分子是以單斜晶存在的。史脫克斯注意到,在沿纖維方向或靠近纖維方向上不產(chǎn)生衍射,由此認(rèn)為DNA可能呈螺旋狀。對(duì)此,威爾金斯很感興趣。這時(shí),威爾金斯感到需要更新設(shè)備和增添人手。一九五○年夏天,蘭德爾聘請(qǐng)了羅莎琳德·富蘭克林,一個(gè)研究蛋白質(zhì)溶液的X光衍射專家。而這正是威爾金斯想要講述的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)史中尚未為人所知的一面,展現(xiàn)了作者與富蘭克林相處的日子——一段富蘭克林的傳記作者認(rèn)為傳主受到不公正待遇的日子。

富蘭克林曾在法國巴黎研究煤的結(jié)構(gòu),雖然她沒有結(jié)晶材料方面的經(jīng)驗(yàn),但精通X光衍射技術(shù)。她本來準(zhǔn)備研究蛋白質(zhì)溶液,但威爾金斯向蘭德爾建議讓富蘭克林改行研究DNA。蘭德爾接受了威爾金斯的建議,富蘭克林也同意改行。

富蘭克林來實(shí)驗(yàn)室時(shí),威爾金斯正好在休假。他一回到英王學(xué)院,便來到實(shí)驗(yàn)室,這時(shí)富蘭克林正背對(duì)著他坐在辦公桌前。當(dāng)富蘭克林回頭時(shí),給威爾金斯的第一印象是她相當(dāng)端莊,有一雙沉穩(wěn)、耐看的黑眼睛。他們討論了一些問題,富蘭克林也清楚她的任務(wù)。總之,威爾金斯得到的最初印象是富蘭克林有點(diǎn)矜持,但會(huì)成為一個(gè)好同事。有意思的是,富蘭克林在墻上放了一面很小的鏡子,這樣她坐在辦公桌前時(shí)正對(duì)著鏡子。但鏡子太小,她不可能看清誰在她背后,所以,威爾金斯覺得她大概很在意自己的儀容。

富蘭克林告訴威爾金斯,她要先完成煤研究的論文。這對(duì)從一個(gè)實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)到另一個(gè)實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家來說是再平常不過的,再說寫論文也不會(huì)占據(jù)她很多時(shí)間。但事實(shí)上,直到第二年也就是一九五一年的復(fù)活節(jié),富蘭克林才開始投入DNA的工作。

而這時(shí),威爾金斯和同事們分別獲得了人、鯡魚、小牛和墨魚精子等的DNA的X光衍射照片,結(jié)果是它們大同小異。這一發(fā)現(xiàn)在生物學(xué)上的意義相當(dāng)顯著,說明DNA的結(jié)構(gòu)可能要比蛋白質(zhì)簡單得多。另外,所有照片的中央都有一個(gè)相當(dāng)清晰的“X”字樣,史脫克斯認(rèn)為,這是螺旋形的顯著標(biāo)志。

一九五一年七月,威爾金斯在劍橋大學(xué)報(bào)告實(shí)驗(yàn)室的研究結(jié)果。但是,就在他離開教學(xué)大樓時(shí),吃驚地看見富蘭克林向他走來,言辭堅(jiān)決地要他停止X光衍射的工作,她以“回到你的顯微鏡去!”結(jié)束。威爾金斯感到震驚和迷惑:她為什么要我停止?她有什么理由告訴我怎么做?她難道沒有意識(shí)到最新進(jìn)展對(duì)彼此的研究都有貢獻(xiàn)?

究其原因,雖然是威爾金斯建議富蘭克林改行研究DNA,但蘭德爾在給富蘭克林的信中對(duì)此只字不提。所以,富蘭克林覺得,是蘭德爾讓她改行。而富蘭克林剛來實(shí)驗(yàn)室的第一次DNA研究會(huì)議,威爾金斯沒有參加,會(huì)上定下了把威爾金斯排斥在X光研究之外的基調(diào)。現(xiàn)在,看到威爾金斯也在用X光衍射研究DNA,富蘭克林自然要不高興,這就是他們之間產(chǎn)生隔閡的起因。

那年夏天,威爾金斯在意大利和美國參加學(xué)術(shù)會(huì)議期間,收到了蘭德爾的兩封信,說他自己將直接負(fù)責(zé)墨魚精子DNA的X光研究,要威爾金斯集中精力改造光學(xué)顯微鏡。在威爾金斯看來,蘭德爾之所以寫這兩封信,是因?yàn)樗裍光研究墨魚精子的DNA看成自己的“領(lǐng)地”,不希望別人涉足。他聘請(qǐng)富蘭克林也是為了讓威爾金斯離開而他自己能參與。于是,就有了富蘭克林與威爾金斯在劍橋大學(xué)教學(xué)樓前發(fā)生的沖突。

威爾金斯美國之行的一個(gè)“非常重要”的收獲,是在紐約哥倫比亞大學(xué)見到了生物化學(xué)家歐文·查加夫(Erwin Chargaff)。查加夫曾分析DNA的堿基,發(fā)現(xiàn)鳥嘌呤與胞嘧啶數(shù)目相同,腺嘌呤和胸腺嘧啶數(shù)目相同。

威爾金斯在給蘭德爾的回信中,介紹了他與查加夫會(huì)面的情況。他在九月回到倫敦后,也向富蘭克林介紹了他的見聞。但是,富蘭克林打斷了威爾金斯,說在他離開期間自己取得了新的結(jié)果。威爾金斯想繼續(xù)介紹查加夫的理論,又一次被富蘭克林打斷,富蘭克林反而冷靜又不乏幽默地指責(zé)威爾金斯不想聽她的介紹。

原來,富蘭克林發(fā)現(xiàn),當(dāng)DNA的濕度達(dá)到92%時(shí),會(huì)形成另一種X光衍射圖像B-DNA,它比威爾金斯等獲得過的圖像清晰得多(他們的結(jié)晶A-DNA的濕度為75%)。富蘭克林指出,顯然,DNA分子有兩種不同的結(jié)構(gòu),當(dāng)濕度從75%變?yōu)?2%時(shí)結(jié)構(gòu)從A變到B。威爾金斯雖然覺得這是一個(gè)重要的發(fā)現(xiàn),但富蘭克林對(duì)同事不以為然的態(tài)度,加上75%的DNA結(jié)晶圖像是英王學(xué)院X光研究DNA的起點(diǎn),使得他欲贊揚(yáng)富蘭克林而不能。

問題是,實(shí)驗(yàn)室的X光研究如何在和諧與合作的氣氛中展開。避免更大矛盾的方法,就是威爾金斯和富蘭克林彼此研究對(duì)方的DNA構(gòu)形。

一九五一年夏天,美國大化學(xué)家萊納斯·鮑林(Linus Pauling)發(fā)表了蛋白質(zhì)α螺旋的論文,根據(jù)化學(xué)鍵的量子力學(xué)理論和最新的鍵長、鍵角的精確數(shù)據(jù),搭出了多種蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的原子排列,包括蛋白質(zhì)最重要和基本的α螺旋結(jié)構(gòu)。鮑林的發(fā)現(xiàn),為搞清楚原子間結(jié)合的細(xì)節(jié)、構(gòu)建可能的分子結(jié)構(gòu)的三維模型提供了新方法。

但是鮑林的論文似乎沒有解決根據(jù)結(jié)構(gòu)來推算X光衍射圖像的問題。于是,威爾金斯找史脫克斯討論這一點(diǎn),史脫克斯在第二天就得出了貝塞爾方程式,肯定了他一年前的“DNA是螺旋形”的想法。而最令人興奮的是史脫克斯算出的衍射密度點(diǎn)與富蘭克林的B-DNA衍射圖像相吻合。于是,威爾金斯和史脫克斯興沖沖地去和富蘭克林分享這一結(jié)果。但富蘭克林還沒有聽完兩人的解釋就生氣地說:“你們居然敢解釋我的結(jié)果!”她那強(qiáng)烈的態(tài)度,拒人于千里之外。

一九五一年十月,英王學(xué)院舉辦了一次學(xué)術(shù)討論會(huì)。威爾金斯重復(fù)了七月在劍橋大學(xué)所講的內(nèi)容,史脫克斯用貝塞爾方程式描述了DNA螺旋的衍射結(jié)構(gòu),但他沒有將這一工作與富蘭克林的B-DNA聯(lián)系起來,而富蘭克林則報(bào)告了DNA各種可能的結(jié)構(gòu),惟獨(dú)沒有提及螺旋結(jié)構(gòu),顯然,她不想給人以她認(rèn)同威爾金斯和史脫克斯的螺旋結(jié)構(gòu)的錯(cuò)覺。

十二月的一天,富蘭克林出乎意料地來到威爾金斯的辦公室,說她仔細(xì)觀察了B-DNA,發(fā)現(xiàn)在DNA分子中有兩處高密度區(qū)。他們都沒有認(rèn)識(shí)到其實(shí)這表明DNA有兩個(gè)螺旋鏈。在富蘭克林去世后多年才發(fā)現(xiàn)的筆記本上,富蘭克林清楚地記錄著,就在沃森和克里克搭出DNA雙螺旋模型之前,她也開始思考DNA有兩股螺旋。只是她沒有想到威爾金斯正在思考的堿基配對(duì)問題。那時(shí),富蘭克林離雙螺旋僅“兩步之遙”。

就在英王學(xué)院的討論會(huì)后兩個(gè)星期,克里克打電話給威爾金斯,說他和沃森正在搭DNA模型,問威爾金斯是否來劍橋看看。于是,威爾金斯和富蘭克林、勾斯林等一行人坐火車前往劍橋。不過,整個(gè)模型卻令人失望。但威爾金斯強(qiáng)烈地感覺到,這僅僅是競爭的開始。威爾金斯在《自傳》中承認(rèn),他當(dāng)時(shí)并沒有想到合作。

威爾金斯回倫敦后,給克里克寫了一封信,不但對(duì)沃森和克里克的模型潑冷水,而且希望劍橋方面停止DNA的研究。后來,兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室的主任——蘭德爾和勞倫斯·布拉格(Lawrence Bragg)——決定沃森和克里克應(yīng)該停止,并簽署了一份備忘錄。于是,沃森和克里克給了英王學(xué)院一套他們?cè)O(shè)計(jì)的模型架,并提供了有關(guān)原子間距離和化學(xué)鍵間鍵角等用來搭DNA模型的信息。但威爾金斯他們并沒有很好地利用這套模型,因?yàn)楦惶m克林強(qiáng)調(diào),只有用X光技術(shù)發(fā)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)才能搭模型,另外,她認(rèn)為,B-DNA可能是螺旋狀的而A-DNA不是。而英王學(xué)院對(duì)DNA結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)在很大程度上取決于在X光衍射方面富有經(jīng)驗(yàn)的富蘭克林的見解。

進(jìn)入一九五二年,威爾金斯使用新的高分辨照相機(jī)觀察精子,得到了更清晰的圖像。但其結(jié)晶性并不像以前的DNA圖像那樣明顯,威爾金斯吃不準(zhǔn)所用的結(jié)晶是否正確。一天,威爾金斯偶然遇到了布拉格并給他看了圖像,布拉格完全肯定圖像提供了DNA螺旋結(jié)構(gòu)的有力證據(jù)。于是,威爾金斯寫信給克里克,還附上一張圖像的草圖,標(biāo)出由點(diǎn)和陰影形成的一個(gè)“X”字形。

一九五二年七月,富蘭克林正式宣判DNA螺旋結(jié)構(gòu)的死刑。她給威爾金斯和史脫克斯看了所收集到的A-DNA的密度數(shù)據(jù),指出如果結(jié)構(gòu)是螺旋形的,反射在圖像兩邊的密度應(yīng)該相同。但是,富蘭克林仔細(xì)測量得出的結(jié)果顯示出軸的兩邊密度不同。于是,她得出結(jié)論,DNA是傾側(cè)的。這一發(fā)現(xiàn)令人非常失望,因?yàn)槿绻鸇NA不是螺旋狀或其他簡單的形狀,其結(jié)構(gòu)將很難確定。后來,威爾金斯在給英國醫(yī)學(xué)研究委員會(huì)的報(bào)告中指出,最新的研究似乎不支持DNA是螺旋形的結(jié)論。

其實(shí),就在富蘭克林宣判螺旋狀DNA死刑時(shí),她的抽屜里放著一張尚未示人的X光衍射照片,這張后來名噪一時(shí)的一九五二年拍攝到的照片,非常清楚地給出了DNA很可能是螺旋結(jié)構(gòu)的重要證明。一九五三年一月的一天,勾斯林把這張由他和富蘭克林拍攝的B-DNA照片交給威爾金斯,說他可以保存和使用。這時(shí),富蘭克林正準(zhǔn)備離開實(shí)驗(yàn)室。那張照片比她在一九五一年拍攝的照片更清晰、反差更強(qiáng)烈,螺旋的X形狀更明確。

令人不解的是,為什么富蘭克林已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了這一證據(jù),卻仍然堅(jiān)稱DNA不是螺旋狀的?如果她當(dāng)時(shí)就給威爾金斯等人看這張照片,他們幾乎肯定會(huì)對(duì)她的觀點(diǎn)提出質(zhì)疑。

幾天后,沃森來訪,威爾金斯給他看了這張照片,并說起了自己的困惑。他還覺得必須告訴沃森關(guān)于DNA中堿基配對(duì)的想法。但當(dāng)時(shí)沃森急于離開,兩人沒有時(shí)間詳談,威爾金斯僅提了一句:“我想查加夫的比例是DNA結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵。”沃森說,“我也這么想。”

富蘭克林已經(jīng)放棄了DNA螺旋結(jié)構(gòu),并把照片交給了威爾金斯,所以并不存在威爾金斯未經(jīng)富蘭克林同意就向沃森展示那張照片的問題。威爾金斯在《自傳》澄清了這個(gè)事實(shí)。而富蘭克林半途而廢,也許可以用克里克的話來解釋:“她缺乏直覺。也許她不相信直覺。”她往往認(rèn)為,結(jié)論應(yīng)該“用事實(shí)說話”。

一個(gè)月后,克里克來倫敦告訴威爾金斯他和沃森關(guān)于配對(duì)的想法。但在午餐時(shí),他們光顧著談?wù)摳惶m克林,忘記了討論配對(duì)。幾個(gè)星期后,威爾金斯也想出個(gè)所以然。B-DNA似乎很明顯是螺旋狀的,而富蘭克林的A-DNA不是。為了解釋這個(gè)矛盾,威爾金斯設(shè)想,DNA可能是傾側(cè)的螺旋狀,磷酸鹽有規(guī)律地排在外面,堿基傾側(cè)地藏在里面——大的腺嘌呤和鳥嘌呤在一邊,小的胸腺嘧啶和胞嘧啶在另一邊。這些堿基由氫鍵聯(lián)起來以滿足查加夫的一一相對(duì)的比例。這一想法后來被證實(shí),但當(dāng)時(shí)威爾金斯錯(cuò)誤地認(rèn)為DNA可能會(huì)有三股或更多的螺旋。

不久,威爾金斯前往劍橋,交談中,克里克和沃森問威爾金斯,如果他們重新搭模型他是否在意?威爾金斯并沒有把科學(xué)研究看成是一場競賽,尤其不喜歡倫敦和劍橋競賽的想法。不過,沃森和克里克并沒有提到如何協(xié)調(diào)彼此的研究。也許倫敦和劍橋的備忘錄簽署已一年,英王學(xué)院已獲得了機(jī)會(huì),威爾金斯給醫(yī)學(xué)研究委員會(huì)的報(bào)告說明已放棄了螺旋結(jié)構(gòu)。現(xiàn)在該輪到劍橋了。但威爾金斯卻感到很失望,因?yàn)楦惶m克林將離開。雖然威爾金斯并不認(rèn)為自己將成為發(fā)現(xiàn)DNA結(jié)構(gòu)的大功臣,他也不樂意讓沃森和克里克捷足先登。但畢竟DNA不是私有財(cái)產(chǎn),他別無選擇。其實(shí),就像沃森在《雙螺旋》中所說,不論威爾金斯同意與否,他們都會(huì)開始重搭模型。在這一點(diǎn)上,他們是開誠布公的。

回到倫敦后,威爾金斯開始重新組建他的DNA研究小組。但就在他給克里克寫信報(bào)告這一切、并胸有成竹地說取得進(jìn)展為時(shí)不遠(yuǎn)時(shí),劍橋方面已經(jīng)完成了他們的模型。

卡文迪什實(shí)驗(yàn)室的約翰·肯德魯(John Kendrew)給威爾金斯打來電話,邀請(qǐng)他前往參觀克里克和沃森的新模型(肯德魯因蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的研究而獲得一九六二年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng))。從這個(gè)高高立起的模型,威爾金斯認(rèn)出了一些來自自己實(shí)驗(yàn)室的特征,磷酸鹽在外面,堿基在中間,通過氫鍵相聯(lián)。但這個(gè)模型的不同之處在于只有兩股螺旋。就在威爾金斯集中于模型時(shí),克里克在一旁不停地說話,用二重軸之類的話題來分散他的注意力。他終于認(rèn)識(shí)到,克里克只字不提堿基配對(duì)。而這個(gè)結(jié)構(gòu)的令人震撼之處就在于兩種堿基對(duì)具有相同的空間結(jié)構(gòu)和形狀。是威爾金斯最先注意到兩個(gè)查加夫堿基對(duì)——嘌呤和嘧啶——大小差不多,但他沒有深入進(jìn)行仔細(xì)的和實(shí)實(shí)在在的研究。而這為克里克和沃森指明了基因復(fù)制的機(jī)理:把堿基對(duì)分開,然后每個(gè)堿基與另一個(gè)堿基配對(duì)——鳥嘌呤配胞嘧啶、腺嘌呤配胸腺嘧啶,DNA分子就能自行復(fù)制。

看完模型后,克里克和沃森邀請(qǐng)他成為描述DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)論文的共同作者,這著實(shí)令威爾金斯感到驚訝。他并沒有感謝沃森和克里克的大度,相反產(chǎn)生了對(duì)這個(gè)結(jié)構(gòu)的一種擁有感,因?yàn)樗羞@方面的經(jīng)驗(yàn),模型不少地方依賴于英王學(xué)院的工作。但他冷靜下來后說,他沒有參加模型的構(gòu)建,所以不能當(dāng)作者。

結(jié)果劍橋和英王兩家分別撰寫論文共同在《自然》雜志發(fā)表。克里克和沃森寫了一篇短文,英王學(xué)院也在一兩個(gè)星期內(nèi)總結(jié)出他們的X光工作。就在威爾金斯的論文快寫完時(shí),勾斯林給了威爾金斯一篇富蘭克林和他的論文,希望能與威爾金斯等人的論文同時(shí)發(fā)表。當(dāng)時(shí)威爾金斯認(rèn)為,富蘭克林在離開實(shí)驗(yàn)室前就已經(jīng)放棄了對(duì)DNA螺旋結(jié)構(gòu)的探索,并給了威爾金斯那張照片,后來也可能并沒有繼續(xù)這方面的研究。但最后,《自然》雜志還是發(fā)表了她那張一九五二年的照片——那張沃森承認(rèn)給他啟發(fā)的照片。富蘭克林去世后人們從她的筆記本發(fā)現(xiàn),她在快離開英王學(xué)院時(shí)又開始對(duì)DNA螺旋結(jié)構(gòu)重新考慮,而這獨(dú)立于劍橋大學(xué)的工作。

事實(shí)是,英王學(xué)院的小組是完全有能力捷足先登的。史脫克斯是理論家,富蘭克林和威爾金斯是實(shí)驗(yàn)專家,而杰佛利·布朗(Geoffrey Brown)對(duì)DNA在生物學(xué)方面的重要性有充分的認(rèn)識(shí)。如果富蘭克林在一九五二年五月取得這張照片時(shí)就與同事分享,DNA研究的進(jìn)展將會(huì)更快。威爾金斯到一九五三年初時(shí)還不知道這張照片的存在,也不知道富蘭克林后來又重拾起當(dāng)年的工作。富蘭克林的筆記沒有提及堿基配對(duì),而威爾金斯認(rèn)為這很重要。如果威爾金斯和富蘭克林早一點(diǎn)探討這個(gè)問題,幾乎沒有什么可以阻礙他們發(fā)現(xiàn)雙螺旋。

威爾金斯后悔沒有花更多的時(shí)間與富蘭克林討論她的發(fā)現(xiàn)及其對(duì)理解DNA本質(zhì)的重要性。而富蘭克林的優(yōu)越感也使威爾金斯暫時(shí)喪失了自信心。結(jié)果,那種和諧的科學(xué)共同體的氛圍不見了,英王學(xué)院也喪失了取得科學(xué)發(fā)現(xiàn)優(yōu)先權(quán)的機(jī)會(huì)。

在威爾金斯看來,自己獲得的諾貝爾獎(jiǎng),其實(shí)是對(duì)英王學(xué)院從二十世紀(jì)四十年代后期到六十年代初期在核酸結(jié)構(gòu)和功能研究工作的獎(jiǎng)勵(lì)。這其中自然包括富蘭克林對(duì)DNA結(jié)構(gòu)的貢獻(xiàn),但這種貢獻(xiàn)不一定與實(shí)驗(yàn)室中其他研究人員的貢獻(xiàn)有著本質(zhì)性的差別。同時(shí),他指出,DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)史說明在科學(xué)研究中具有思維開放的重要性。

至于威爾金斯與富蘭克林之間的恩怨,也許有人會(huì)認(rèn)為這是典型的“他說、她說”的故事,而富蘭克林永遠(yuǎn)失去了“她說”的機(jī)會(huì)。威爾金斯承認(rèn),他與富蘭克林之間從來沒有成為好朋友,但開始時(shí)相處不錯(cuò),他對(duì)這個(gè)同事評(píng)價(jià)也很高。富蘭克林離開英王學(xué)院后,他們有機(jī)會(huì)在倫敦的學(xué)術(shù)會(huì)議上見面,有一次富蘭克林還開車送威爾金斯回英王學(xué)院。

但是,許多關(guān)于DNA的故事、關(guān)于富蘭克林的故事,連當(dāng)事人都認(rèn)不出了,也使威爾金斯感到不舒服。他認(rèn)為,富蘭克林不見得會(huì)喜歡被描繪成女性主義的偶像,她只是有自己的處世哲學(xué)。所以,威爾金斯出版《自傳》,不但為自己正名,更將有助于還歷史的本來面目。威爾金斯駕馭史實(shí),娓娓道來,既不過分自詡,也不為自己護(hù)短,體現(xiàn)出一個(gè)已屆耄耋之年的老人尊重歷史、以便后人研究的心態(tài)。

最后要指出的是,雖然本書以《雙螺旋結(jié)構(gòu)的第三個(gè)男性》為題目,是牛津大學(xué)出版社編輯的決定,但是,書名本身反映出圍繞著講述和重述DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)的歷史時(shí)出現(xiàn)的矛盾、指責(zé)、困惑甚至爭議。

(The Third Man of the Double Helix: The Autobiography of Maurice Wilkins, Oxford: Oxford University Press, 2003)

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