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生命秘密发现者溘然辞世

http://www.sina.com.cn 2004年08月03日10:41 扬子晚报

  DNA双螺旋结构发现者之一的弗兰西斯·克里克,7月28日在美国圣地亚哥一家医院与世长辞,享年88岁,克里克是同时代分子生物学家当中的先驱。克里克先前所在的索尔克研究中心的发言人表示,克里克已经和直肠癌做了一段相当长时间的斗争,最终宣告不治。

  无与伦比

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  克里克于1953年和詹姆斯·沃森一同发现了DNA双螺旋结构,从而奠定了分子生物学的基石,并带来了生命科学领域内一系列有建设性的突破,当时他在英国剑桥大学工作。在随后大约13年的时间内,该领域的基本问题都得到了很好的解决,其中大部分问题都是由克里克和其同事完成的。

  DNA结构的发现解决了长期困扰人们的问题:遗传物质的本质;遗传物质以何种方式进行复制并代代相传。基因结构学说一经推出,立即被业内人士所接纳。让科学家们无比欢欣鼓舞的不只是DNA固有的奇妙结构,因为凭借这一理论,可以最终从物理和化学的角度,对生物、生物的进化演变以及生命自身的本质做出清晰的阐述。事实上,鼓舞克里克奋斗的主要动力是:用科学的观点和事实来取代宗教观念,从而对生命做出正确的诠释。

  DNA研究在生物学研究史上有着无与伦比的地位:发现其结构的科学家——克里克和他的美国同事詹姆斯·沃森,可能将与达尔文和孟德尔齐名。当代生物学领域内的两大支柱是进化论和遗传学,而达尔文和孟德尔正分别是这两大理论的开山鼻祖,这足以让我们可以看到DNA结构的发现对现代生物学的突出贡献。

  其实,对DNA结构的理解促成了众多的新事物:从对犯罪现场某些线索进行DNA测试,从而锁定犯罪嫌疑犯,到以基因剪接创造转基因作物,其中一些已为我们所熟悉。但是,这些只不过是以基因为依托的新一轮医学巨大变革的一种预示而已。要知道,产生和保持生命个体、涵盖所有生物信息的约30亿个DNA单元,现在已经被解码。

  推崇协作

  克里克教授不仅是一个渴望进取的科学家,同时也是一个能在工作中和伙伴建立良好友谊、协作关系的好同事。DNA结构的研究成果是克里克和詹姆斯·沃森并肩研究的伟大结晶,但是他们都说“如果没有对方,根本无法取得成果”。詹姆斯·沃森返回美国之后,克里克最密切的合作者是西德尼·布伦纳,他们的合作弄清了基因密码的本质问题。

  在分子生物学发展的最初几年内,克里克教授是该领域内的绝对权威。DNA的发现吸引了医学界众多有实力的研究力量,世界各国都有大批科学家把目光和力量投向了这个领域。但是该领域的每一个发展阶段,无一不是由克里克教授来领导或倡导的。

  “凭借脑力、智力、过人的精力、犀利的语言、智力上的魅力和藐视,众多艰辛的旅行以及永无休止的笔耕,克里克很好地协调了很多生物学家的研究项目,引导了他们的思维,平息了他们之间的冲突,交流或阐释了他们的研究结果。”历史学家贺瑞斯·弗里兰德·贾德森在《创世第8天》中对克里克做出了如此评价。

  荣获1965年诺贝尔生理医学奖的法国生物学家雅克·莫诺对贾德森说:“分子生物学不是由任何人发现或创造的,但是,有一个人以其个人的智力主宰了这个领域,因为他知道最多,同时也理解最为透彻。这个人就是克里克。”

  众说纷纭

  沃森在自己的《双螺旋》一书中,勾画了克里克一幅令人难忘的形象,这本书因为这个伟大的发现而十分畅销。当时的克里克35岁,正在攻读博士学位,但是低资历并没有让克里克对自己能力产生任何怀疑、而是满怀信心。

  沃森博士的书开头第一句话是:“我从未在克里克身上看到过谦虚的表情。”

  沃森还绘声绘色地描述与克里克的对话,克里克的狂笑,他的一些习惯,对同事们的狂怒态度,以及如何从同事那里汲取数据,然后又向他们解释数据所说明的问题等等。

  沃森博士在书中写道:“和克里克的对话经常让劳伦斯·布拉格爵士头皮发麻,他的声音往往会让布拉格退避三舍。”而布拉格当时是卡文迪什实验室——克里克所在研究所的所长。沃森博士的形象描述带有讽刺的意味,克里克“不谦虚”的品格最终没有逃脱众说纷纭的争论。

  克里克的回忆录《多么疯狂的追击》以截然不同的口气说:“与其说是克里克和沃森发现了DNA结构,还不如让我来强调一点——是DNA结构造就了克里克和沃森。”

  沃森回忆了发现DNA结构的当天:“弗兰西斯飞一般地窜进了晦暗的飞鹰酒吧——平时他们吃午餐的地方,用最大的嗓门大声宣告‘我们找到了生命的秘密’!”

  克里克说自己忘记了这一刻,但是他能回想起那天回家的情形:他把自己重大发现的特大好消息告诉妻子奥达尔,但妻子似乎没有把他的话当回事。他还提及,自那很多年以后妻子奥达尔还在跟他说——她当时根本就没有理会他的任何话语,“你每天回家都会说些类似的话语,自然而然,我不会把你的话当回事!”

  艰辛的职业选择

  克里克1916年6月8日出生于英格兰的北安普敦市,父亲和叔父经营着由克里克祖父创建的鞋厂。克里克最初在伦敦大学学院学习物理学,并曾从事过高压强下水粘度的研究,但时间不长,他认为这是“晦涩得难以形容的课题”。后来二次世界大战爆发,年轻的他进入军事研究机构,专门从事电磁炸弹和水雷的设计。他的工作是如此出色,英国战时科学情报部的主任R·V·琼尼斯博士居然打算选克里克作为他的继任者。但是,克里克放弃这次机会,毅然选择了科研。

  “回过头来看自己的历程,似乎有点可笑,因为我要选择的是一项终生任期的职业。”克里克在最近的一次采访中调侃说。二战结束后,他发现自己几乎无所事事,他意识到最有意思的研究莫过于探讨生命的物理基础——生命和非生命的分歧所在。因为这一决定,克里克来到了剑桥大学的卡文迪什实验室。当时,这个实验室在利用X射线探讨蛋白质结构方面处于世界领先地位。1951年,35岁的克里克,开始了攻读蛋白质结构有关课题的博士学位。

  与沃森一拍即合

  当时,蛋白质是细胞功能的基础这一事实已经被人们所熟知,克里克着手研究血色素(血液中氧气的载体)的结构。他隶属于“英国医学研究委员会”,小组领导人是马克斯·普鲁思博士。在接触这个课题后不久,他发现研究DNA(脱氧核糖核酸)的结构更为有趣。早在1944年,就有经典的试验表明DNA是基因物质。但是从那以后,在DNA如何存储遗传信息方面几乎没有取得任何进展。另外,潜心研究这个问题的科学家也寥寥无几。

  在1951年,克里克遇到了23岁的美国生物学家沃森,他们的相识改变了彼此的命运。当时,沃森也认为DNA的结构是解决问题的关键所在。没有其他任何人建议他们两个从事DNA研究,但相近的观点使得他们立即投入了热烈的讨论。他们的讨论实在是太轰轰烈烈了,为了避免对别人造成干扰,卡文迪什实验室专门给了两人一间小小的办公室。

  “吉姆(沃森的昵称)和我简直就是一拍即合。或许是当时我们的部分观点是惊人地相似,再有就是当时的我们和其他年轻人一样,比较自大与年轻气盛,对别人那些稀里糊涂的想法决不苟且容忍。”克里克在后来的回忆录中写道。

  初战失利

  他们借鉴了当时最杰出的化学家莱纳斯·鲍林的试验方法:利用X射线衍射作为主要研究手段,这种方法在当时是用来探测化学物质结构的常规方法;他们希望能依照这些有限的数据来建立精确的DNA模型。

  另外,在学术道德方面,他们也碰到了难题,因为DNA结构研究的课题,已经被分配给伦敦国王学院的莫里斯·威尔金斯。令沃森感到惊奇的是,迫于英国科学界的成规,居然没有其他人打算着手这一领域的研究。

  但是,威尔金斯是克里克在战争时期的一个朋友,他不反对克里克为试图建立DNA模型所做的努力。很快,克里克和沃森就建立了自己的模型,模型所依靠的数据来自DNA的X射线数据,数据是由沃森同事罗莎琳德·富兰克林博士所提供。沃森是在一次公开的研讨会上听到富兰克林博士这些数据的,但可惜沃森当时误解了这些数据。

  克里克和沃森建立了螺旋型的DNA分子骨架模型,环绕的链条中间通过金属离子键紧密连接在一起。载有基因信息的四种碱基因对指向链条的外侧,之所以认为这样是因为他们考虑到:如果碱基因对指向链条内侧,无规则的碱基因对顺序将会整齐地排列在一起,而这是根本不可能的。

  模型完成之后,克里克邀请威尔金斯和富兰克林一道,前往剑桥大学去参观自己的成果。富兰克林当即意识到了一个明显错误,几天后,为这次失败感到尴尬的布拉格博士,命令克里克终止一切有关DNA的研究。

  继续探索

  当然,克里克和沃森并没有因此而放弃对这个问题的思索。

  几个月后,事情有了转机:布拉格博士的同事、同时也是竞争对手莱纳斯·鲍林,宣称自己找到了解决DNA结构的方案。而克里克和沃森知道鲍林的方案是错误的,但是他们也知道:鲍林意识到自己的错误并找到正确的方案,可能只需要很短的时间。

  在克里克和沃森再次努力时,他们找到了几条重要线索。当时,英国医学研究委员会有一个共享信息的业内成果报告系统,克里克看到了富兰克林在研讨会上公开过的X射线研究数据,并且是校正后的数据。

  尽管富兰克林一再坚持:这些数据表明DNA不可能是螺旋状,但克里克还是仔细对它们进行了研究。结果他发现这些数据正好证明了DNA的螺旋形,并且DNA的两个链条是逆向平行的,也就是其中一个链条的头部总是对应着另一个的尾部。

  克里克和沃森很晚才对“查伽夫法则”有所闻,这个规则的发现者是哥伦比亚大学学生欧文·查伽夫。DNA中的四个碱基分别为腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶和胞核嘧啶,以它们的首字母为区别,分别简写为A、G、T、C。查伽夫发现:任何器官上所获得的DNA中,A和T的数目相等,G和C的数目同样也相等。

  灵光一闪

  当时,恰巧还有一位十分有经验的美裔化学家芥利·东奥惠与克里克及沃森共用一个办公室。他们从东奥惠那里得知了DNA碱基的真实结构、以及教科书上所描绘的结构是错误的这一事实。

  终于,重大发现所需要的要素都已经就位,克里克他们正确的结构模型已经呼之欲出。有一天,正在摆弄碱基对纸质模型的沃森,猛然发现A-T基对和G-C基对的形状大小一致。他一下子意识到了碱基对为什么是指向骨架中心(而不是离开中心向外)的:腺嘌呤(A)和胸腺嘧啶(T)配对,鸟嘌呤(G)和胞核嘧啶(C)配对,这样双螺旋DNA链条上下的所有部分,都能以同等间隔连结起来了。

  这一配对规则很好地解释清楚了“查伽夫法则”。更重要的是,它解释了:一条DNA链条如何能充当另外一个链条的创建模板,这正是任何包含遗传信息的分子最起码的必要条件。由于两条链上的碱基序列是互补的,只要知道一条链上的碱基序列,就很容易弄清楚另一条链上的碱基序列。

  贾德森在《创世第8天》中写道:“在那天早上,沃森和克里克都知道——尽管自己的DNA模型尚且在脑海中,但它在默默经历了几十亿年的‘隐居’生活之后,第一次被人类所看到和理解。”

  克里克在自己的回忆录中说:“鲁莽的我们好比偶然被金块所绊倒,但事实上我们一直在寻找金子。我和沃森彼此都全然独立地认识到——分子生物学的核心问题是基因的化学结构。”事实上,除了他们两个之外,再没有其他科学家像他们这样如此专一地对结构进行探讨。

  依照新的想法建立模型花费了他们好几天时间,这一次的模型让业内的每个人都信服了,因为它能解释任何问题。

  克里克的报告发表在1953年4月25日的《自然》杂志上,他在文章中十分中肯地说:“这没有逃过我们的观察,我们所假定的基因对显然表明了基因物质可能的复制机理。”

  破解生命秘密

  在完成这一发现并结束自己的博士学业之后,克里克开始潜心探讨新结构所带来的新问题。DNA碱基对的序列如何决定氨基酸的序列?每一个蛋白质分子内的氨基酸都以绶带状结构分布。信息究竟如何从DNA那里复制过来,并转移到细胞中的蛋白质合成中心?

  当然,有其他很多科学家为解决这些难题做出了不可磨灭的贡献。但是,几乎在每一个关键点,都是克里克的聪明才智在引导。譬如说,克里克第一个意识到组成蛋白质模块的只是特定数目的核酸。通过查阅复杂的生物科技文献,他把核酸归纳成为20种,并列出了清单。

  克里克和他的同事西德尼·布伦纳通过一系列试验,最终证实了基因密码是一种三联密码子,这种密码子内包含由3种碱基对所决定的一种氨基酸单元,一连串的氨基酸单元决定了整个肽链中的氨基酸序列。克里克和布伦纳在试验中将细菌中的DNA碱基对一个接一个地去掉,试验结果表明:只有将靠的最近的3个碱基对去掉,DNA的转录系统才能恢复正常的状态。

  1960年,克里克和布伦纳博士与法国生物学家弗兰克伊思·杰克勃进行了一次座谈。他们从杰克勃处得到了有关信使化学物质——如今被称为信使RNA相关的知识,这是长期困扰他们的一个大问题。信使RNA的功能是:把细胞核内基因信息拷贝并分发到细胞外围那些制造蛋白质的部位——核糖体。

  “连接物假说”是克里克具备犀利洞察力的另一佐证,他认为:存在一种搬运分子,它能识别碱基对上的三联密码子;各种连接酶把每种氨基酸连接到适当的搬运分子上。生物化学家们对克里克的这一假说嗤之以鼻,他们说如果存在连接酶的话,那应该早就被人发现了!最终的结果表明克里克的预言是正确的:这种搬运分子就是如今被命名为信使RNA的物质,连接酶也被证明是存在的!

  克里克博士提出了好几个概括性的理论,这些理论都经受了时间的检验。他一开始就提出:基因密码适用于所有形式的生命。经过验证,除了几个细微得可以忽略的个案之外,这个理论是正确的。他的“中心法则”是:信息沿DNA-RNA-蛋白质的方向流动,信息绝不能从蛋白质回到DNA,即基因信息一旦进入到蛋白质,就无法再逃脱出来。“中心法则”表明:细胞体体外的信息无法渗透到基因信息,这样就排除了拉马克的“后天获得的特性可以被遗传的理论”。

  从不标榜自己

  1962年,克里克、沃森和莫里斯·威尔金斯三人,因DNA研究获得诺贝尔生理医学奖。威尔金斯和富兰克林博士所提供的X射线数据暗示和确认了DNA的结构,但是富兰克林于1958年因白血病去世,因而没有机会获此殊荣。

  当然,DNA结构的发现也引起了一些不令人畅快的关注。克里克在1967年读到了沃森《双螺旋》一书的草稿,文章追忆了他们的发现过程。不过这个文集当时的名称是《诚实的吉姆》,这本书的叙述似乎和沉闷的实验室生活形成了鲜明的对照。该书生动、真实地刻画了相关研究者们在探讨DNA结构过程中的内心世界。克里克认为沃森的这种漫谈式的叙述,是对他们彼此之间友谊的背叛,同时也触犯了自己的隐私,并且更加歪曲了他们研究的方法和动机。克里克曾努力试图阻止该书的公开发行,但没有成功。

  克里克后来和这位同事的叙述达成了妥协。“在描写一些与朋友相关的事情上,当时至少在英国有一个与现在不同的传统。”克里克在2003年一次采访中说,“但是,除了该书的第一句话,我后来很好地摆脱了这本书的影响。在这一次风波中受影响最深的其实是吉姆。”

  导致对这本书产生争议的原因之一是:沃森在文中暗示说他们自己利用了富兰克林有关DNA的试验数据,富兰克林应该在DNA结构的发现中赢得一定的荣誉。而克里克认为,自己利用富兰克林的数据是顺理成章的事情,因为她已经在公开的研讨会上公布了这些数据,并且自己又是被邀请的学者。尽管沃森从研讨会上获得的数据存在一个关键的错误,但克里克从《医学研究委员会报告》上获得了修正后的正确数据。

  如果富兰克林本人认为克里克的举动于她不公平,她应该有所反应,但是她没有。

  富兰克林同时是克里克和沃森的好朋友,身患癌症的她在克里克的家里度过了病情最后一次发作前相对轻松些的日子。

  克里克的这位年轻的同事并没有同样可以抱怨的理由。沃森后来承认了克里克动机的无私。他在1998年的一次采访中说:“弗兰西斯待我总是很友善,他从来都不标榜自己,他只对解决问题感兴趣。”

  惊人的假设

  到1966年止,分子级生物学的第一发展阶段告一段落。尽管还有众多的细节有待去探讨和发现,但其基础已经打好了。克里克博士和布伦纳博士决定把工作重心转移到生物学另外一个重大领域——整个有机体从受精卵开始发育的方式。

  克里克在1977年离开了剑桥大学,离开了他那所前门挂有DNA黄金模型的住所——他和他的妻子奥达尔曾经在那里举行过无数的聚会,而与会者正是业内的顶级精英。他前往圣地亚哥的索尔克研究所,并开始着手挑战另外一个生物学难题:意识的本质。

  克里克72岁时,他不再指望自己还会有任何激进的新思想。但他在1998年的文章中写道,“在属于我生命的时间内,我有权利去做自己最喜欢干的事情”。克里克一刻也没有让他的脑子空闲下来,发表了一系列有关大脑的文章,这些文章在1994年被编辑、整理成《惊人的假设》一书,该书囊括了他在该领域的所有思路。

  克里克博士就生命的起源提出了一个大胆的假设,也只有像克里克这样有威望、并无所顾忌的科学家才可能提出这样的观点:生命的种子源于太空,地球上的生命是外星球太空飞船运载而来。克里克和一名同事1973年在《Icarus》杂志上提出的“有方向的泛生源论”,就是这种观点的体现,这一观点也出现在广受关注的克里克专著《生命本身》一书中。

  其实,克里克并不是决意要抵制传统的生物进化理论,而是不赞同生命是由地球远古时代的化学物质衍生而来。他提出这样的观点,是因为他认为:基因密码的普遍性难以解释;最早化石中的生命记录和当时地表的温度存在冲突,因为那时的地表温度还没有降低到生命生存所要求的高度。

  享受人生

  克里克博士从事科研的方式和其他科学家的方式截然不同:绝大部分生物学家凭借试验来做探讨,而他却很少去做试验,是生物学业内少有的纯理论家之一。他也没有带研究生,而是选择只和一名同事合作。他的科学伙伴先后有沃森博士、布伦纳博士,这两人是其分子生物学发展黄金阶段的得力同事。另外还有克里斯托富·科赫,他是克里克研究大脑时的伙伴。

  “可以这样说,弗兰西斯在工作上其实是一个独行客,但是他喜欢拥有一个伙伴来一块玩玩,一起说说话。”布伦纳博士近日说。

  尽管克里克享誉四海,但他一贯保持低调,极少透露自己的私生活,在大众眼中是个神秘的人物。他和其第一任夫人露斯·多德于1947年离婚,第二任夫人奥达尔·斯皮德是一位艺术家。和前妻生有一个男孩迈克尔,他生活在西雅图;和后妻育有两个女儿——加布里埃尔和杰奎琳。

  科学天才的天性是什么?克里克博士给出的答案似乎离了题,那就是——是否能享受人生!

  克里克引用画家约翰·明通评价自己作品时的话语,他说:“我无法做得更出色,‘最要紧的是当作品在着色时,你聚精会神地在那里干!’对于我来说,在一定程度上讲该归功于良好的运气、出色的判断和灵感,当然还少不了持之以恒。”

  张颖 周式谷编译自7月30日《纽约时报》


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