1953年,《Nature》上发表了一篇来自于沃森和克里克的文章,这篇文章讨论了DNA分子可能的结构模型,即由两条反向平行的多核苷酸链相互缠绕形成的双螺旋结构。此文章的发表揭开了生命科学的新篇章,为生物技术工业、遗传工程、药物研究、法医鉴定和生育治疗等领域带来了飞跃式的发展,沃森与克里克也因其在DNA双螺旋结构研究中的卓越贡献获得了1962年的诺贝尔生理及医学奖。
事实上,人类从发现遗传物质到解析出DNA双螺旋结构的时间在整个生物科学史中并不算漫长,但是这一过程却凝集了众多科学家的心血与汗水,在DNA双螺旋结构发现70周年的今天,我们一起再来回顾一下这段关键而重要的历史。
1868年,德国生物化学家霍佩·赛勒的学生发现了细胞核中有一种富含磷和氮的物质,霍佩·赛勒命名其为“核素”,后来人们发现“核素”呈酸性,便改名为“核酸”。1928年,美国科学家格里菲斯用肺炎双球菌对老鼠进行实验,发现核酸具有“转化”作用,可以将无荚膜的病毒转化为有荚膜的病毒,因此将核酸成为“转化因子”。1944年,美国细菌学家艾弗里证明了“转化因子”是DNA。1952年,赫尔希和蔡斯利用噬菌体实验证明了DNA有传递遗传信息的功能,至此,“DNA是遗传物质”这一结论被学术界广为接受。
1951年,年仅23岁的詹姆斯·沃森在英国剑桥大学的卡文迪许实验室遇到了比自己年长12岁的弗朗西斯·克里克,两人一拍即合,开始携手研究DNA的结构。当时同在研究DNA结构的还有伦敦国王学院的威尔金斯、富兰克林实验室,以及加州理工学院的莱纳斯·鲍林实验室。
威尔金斯和富兰克林利用X射线衍射法研究DNA的晶体结构,1952年沃森和克里克发表论文讨论DNA的三螺旋结构便受到了富兰克林专业的批评,1953年,沃森和克里克看到了富兰克林拍到的著名的“51号照片”——一张B型DNA的X射线晶体衍射照片,大受启发,终于在此基础上搭建出DNA双螺旋结构。
威尔金斯也同沃森、克里克共同获得了1962年的诺贝尔生理及医学奖,但富兰克林却因逝世于1958年而错失此奖。双螺旋结构搭建的成功不仅有上述几位科学家的努力,欧文·查格夫帮助沃森、克里克了解了碱基之间的比例,威廉·阿斯特伯里也为碱基配对提供了帮助。
如今,当我们站在时代的前沿展望生物科学的未来,我们不能忘却,我们如今的高度皆来自于巨人的肩膀。