第四十一章  发现双螺旋的启示

大西洋两岸的三个小组，在发现DNA双螺旋结构的科学道路上竞跑，这种既有竞争又有合作的氛围，避免了科学的固步不前，刺激与催发了新的科学理论的诞生。

北美洲，实际上主要是美国，作为欧洲人眼中的新大陆，是一块没有什么久远历史的土地。美国人自己也是这样认为的，因为事实上就是如此。从1492年哥伦布发现新大陆算起，也才过去了500多年。从1620年第一批英国移民驾驶“五月花号”到达北美洲，至今不足400年的历史。当然，在那之前印第安人的历史也是美洲的历史，然而在文化上，从那时之后美国的历史则全然是一个新的开始。

虽然如此，也尽管来到美洲的欧洲移民从文化上是欧洲传统的反叛者，并且美国最终脱离了英国的统治，他们却摆脱不了自己的欧洲文化之根。可以说，美国人抛弃的是欧洲传统文化的桎梏，发扬的是欧洲文化的精髓，那就是科学主义。在西方占统治地位的三种传统思想体系，宗教、人文与科学传统^①，在美国都得到了继承，其中最为彰显发扬的就是科学的进步。

美国文化与欧洲有千丝万缕割不断的联系，华森在科学上的成就就是一个最充分的例子，美国的文化之根在欧洲。

华森在芝加哥大学主修生物学，他的兴趣是鸟类，因为对于生物的热爱，他对基因发生兴趣。当他到了印第安纳大学研究院时，他的博士导师卢里亚（Salvador Luria）是一位意大利训练出来的微生物学家，从事有关噬菌体的研究。噬菌体是一种最简单的病毒，可以杀死细菌。在20世纪40年代，许多的科学家研究噬菌体，他们认为病毒是一种赤裸的基因，希望通过噬菌体的研究揭示基因如何控制细胞的遗传。这个群体中的领头人除了卢里亚，还有生于德国的加州理工学院教授，理论物理学家德布路克（Max Delbruck），他是卢里亚的朋友。

德布路克希望通过遗传学方法就能解决问题，而卢里亚则认为只要搞清楚病毒的化学结构，问题就会有答案。于是卢里亚将他的学生华森送到了哥本哈根，在生物化学家卡尔喀（Herman Kalckar）那里做博士后研究，以增加他的化学知识，解开基因之谜。

卡尔喀曾在1945年夏天到纽约听过德布路克的细菌病毒讲座。卢里亚与德布路克都认为，结合化学与遗传学的技术，将会使生物学得到收益。从最终的结果来看，他们的目的是达到了，然而其过程则远比他们计划与想象的曲折。

华森在哥本哈根并没有跟随卡尔喀从事生物化学研究，而是继续从事噬菌体的研究。但是在1951年春天，在卡尔喀的提议下，华森陪同卡尔喀到那不勒斯去。在那里的一次会议上，华森对X射线工作发生了兴趣，这甚至是他自己也没有料到的，只是因为X射线同DNA有关，自从他到了欧洲，他便开始关注有关DNA的工作了。

晶体学家关于蛋白质与核酸的三维结构的研究已经多年了，但是他们的工作并不为生物化学家们所了解。因此，华森作为一个生物学家，进入了晶体学家的工作领域，他的行为算是出格了。

这一切均缘于两个原因，其一是华森到了欧洲相当长一段时间了并没有找到自己的研究方向，正在寻求新科学思想的生长点；其二是当时生物化学家与晶体学家对DNA的研究还处于盲人摸象的状态，双方是各行其事，相互还没有真正的沟通与了解。

华森做的正是两个学科之间沟通与结合的工作。

后来，华森费了一番周折，来到了剑桥开文迪什实验室。华森为着DNA研究来到了剑桥，但是他并不能直接向着目标前进。他被接受来到开文迪什是从事马的肌红蛋白研究，对此华森自然没有足够的热情，他在寻找从事DNA研究的机会。当初次在DNA研究上受挫之后，华森又转向烟草花叶病毒的研究，这项研究有助于DNA研究。华森对自己的这种做法并没有许多后顾之忧，因为他是作为博士后研究来到欧洲的，他在欧洲的研究活动受到了美国几个基金会接续的经费支持。虽然到欧洲后，因为研究地点与研究方向的变化，他也受到了基金会方面的质疑。来到剑桥之后，华森则是全凭着美国人的一股子闯劲儿，才和他的颇具美国气质的合作者科瑞克取得了最后的成功，发现了DNA的双螺旋结构。

科瑞克的博士研究方向是血红蛋白，DNA也不是他的方向。因此，在开文迪什，可以说华森科瑞克两人都是在他们的正业之外研究DNA，这得益于剑桥宽松的，在某种程度上是放任的研究方式。

美国人鲍林对蛋白质结构的研究显示了美国人直接了当的作风，即使在科学研究中也是如此。他并非借助理论计算，或者X图像分析，而是主要借助构造模型来进行研究。华森和科瑞克决定模仿鲍林，用构造模型的方法来研究DNA的结构。在伦敦的威尔金斯小组看来，这种方法简直就是小孩子的玩意儿。由此可见，虽然美国文化出自欧洲传统，两者之间还是有着非常大的差异。在DNA的研究上，还是美国方式更胜一筹，首先取得了成功。

在美国，科学在文化上占有重要地位，这可以看作是一种文化意义上的进化。

当时开文迪什的领头人布喇格爵士，他与他的父亲是X光衍射技术的发明者，DNA双螺旋结构在由他主持的实验室被发现，这不是偶然的。

在DNA双螺旋结构的发现过程中，DNA晶体的X光衍射图像起到了关键的作用。最精湛地掌握这项技术的人并不在剑桥的开文迪什实验室，而是在五十英里外的伦敦。然而，伦敦的小组没能首先发现DNA双螺旋结构，其中有许多原因。华森与科瑞克成功的原因，也就是威尔金斯与罗莎琳没有成功的原因。首先，威尔金斯与罗莎琳坚持X光图像为最重要的手段，这样就排斥了其它的方法与途径。在某种程度上，相对于美国文化而言，他们的这种想法是出于欧洲文化相对的保守性。

然而，从更为广泛的角度来看，美国文化继承了欧洲文化，它们是一体的，同时在某些特性上也是互补的。就DNA双螺旋结构的发现而言，X光衍射技术功不可没，美国人不拘一格的思想与实验方法在加速了这一发现也是不争的事实。因而，DNA双螺旋结构的发现可以说是整个西方科学技术的成功。

在发现DNA双螺旋结构的过程中，涉及了许多学科的知识与技术。科学发展到20世纪，各学科相互渗透，已经越来越成为一个整体。

华森是一个生物学家，进而研究噬菌体，对遗传学很感兴趣；科瑞克本来是一个物理学家，转而研究生物学，原因之一是他受到理论物理学家薛定谔^②《生命是什么？》一书的影响，对生命的奥秘发生兴趣。

当1944年薛定谔正在写作他那本著名的书时，纽约洛克菲勒研究所的细菌学家艾弗里（Oswald·T·Avery）发现，DNA能够在细菌之间传递遗传特性。

鲍林对蛋白质的结构研究直接激发了华森与科瑞克对DNA双螺旋结构的研究。在鲍林的模型方法中，涉及结构化学的知识，这在之后的DNA结构研究中也显示出至关重要的作用。

X光衍射技术在发现DNA双螺旋结构过程中起的作用已无须再强调，它直接涉及晶体学的知识。在螺旋分子的晶体学理论上，科瑞克与开文迪什实验室的一位晶体学家就共同提出了一个正确的解释。

威尔金斯与罗莎琳的高质量X光图片对他人有所保留，不仅因为X光的拍摄技术需要有一些专门的诀窍，并不是容易得到的。另外还必须要有生物化学家们的支持，提供的高纯度DNA结晶样品。

鲍林能够首先通过制作模型的方法研究蛋白质结构，与他是离子结构化学方面的权威是分不开的。在华森与科瑞克的工作中，他的《化学键性质》一书在计算与确定化学键的长度时起到了必不可少的作用。

要用几种元素的原子模型相互之间联结起来，组成一个有着复杂结构的模型，需要考虑各方面的有关知识，从最基本的原子特性，到大分子功能团的性质，都要符合已知的研究结果。从元素方面，要考虑各种原子的相对大小、原子间作用力的大小和联结键的长度等等，涉及原子与离子最基本并且准确的数据与知识；从另一方面上来讲，原子功能团的空间形状与数量关系还都要符合实验所得到的数据。另外，还要考虑DNA结构与遗传学功能的关系。因而DNA双螺旋结构的发现涉及从基本化学、晶体学、生物化学到遗传学等许多学科当时几乎所有最基本与最新的研究成果。

在以实验与观测为主要科学发现手段的现代，交流与讨论是科学研究中必不可少的一个环节。每个人或每个小组的研究领域只是一个学科分支里的微小局部，要把握总体，只有交流讨论，融会贯通各部分的知识与结果。

在两年的时间内，华森本人参加的各种国际学术会议就有六次之多，还有他没参加但是与其研究有关的会议也在他的书中被提及；各种正式或非正式的访问、讲座与报告则更为频繁，更不用说那些数不清的，随时与周围和有关人员的讨论。在西方科学界，即使在休闲时间，也脱离不了科学的话题，就像农民之间脱离不了农作物、农产品与天气话题一样。

就像华森所说，“关于蛋白质和核酸的三维结构……方面的工作虽然已经进行了15年之久，”但是依然没有明确的结果。相关的化学、生物化学、晶体学与遗传学的研究则有着更为久远的历史。研究资料已经有了足够的积累，突破的时刻已经到来。蕴含了丰富知识的最终科学发现以意想不到的方式——儿童式拼积木的方法得到了。

DNA是物质世界的实在，必须以最直感的方式去对待它。

多学科知识的共同作用，多个研究团体共同努力与互相促进，世界范围内的学术交流，以至于相距甚远的学科间的启发，成为发现DNA双螺旋结构必不可少的因素。

①《西方人文主义传统》阿伦·布洛克著，董乐山译，三联书店，1997年10月第一版。

② 薛定谔（Erwin Schrodinger，1887—1961），奥地利理论物理学家。