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DNA雙螺旋結構的發(fā)現及其帶來的啟示

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DNA雙螺旋結構的發(fā)現同相對論和量子力學一道被譽為20世紀自然科學領域最為重要的三大成就。

它的發(fā)現,不僅預示著人們即將揭開生命遺傳的神秘面紗,而且對于更為深入地認知生命過程,進行疾病控制和品種改良等具有劃時代的意義。

它的發(fā)現,也同時意味著分子生物學這一新興學科的正式誕生,使得人們在分子水平開啟了對生命活動發(fā)生,以及發(fā)育、遺傳、進化和衰老等的研究。

時間回到1953年的4月2日,這一天世界頂級學術刊物《自然》正式接受了由詹姆斯·杜威·沃森(James Dewey Watson)、弗朗西斯·克里克(Francis Crick),以及莫里斯·威爾金斯(Maurice Wilkins)聯合署名,題為“DNA雙螺旋結構”的科研論文。

需要強調的是,這篇文章從投稿、審閱,到最終的刊出僅僅用時二十三天,速度之快可謂空前!繼這一具備改變人類歷史進程魔力的論文發(fā)表之后,他們仍堅持不懈,又發(fā)表了大作“DNA遺傳學意義”,著重闡明了DNA雙螺旋結構所能揭示的遺傳學內容和用途。由于他們杰出的貢獻,1962年三位科學家一同獲得了諾貝爾獎。

然而,令人感到惋惜的是,同樣為DNA雙螺旋結構發(fā)現做出過重大貢獻的羅莎琳德·富蘭克林(Rosalind Elsie Franklin,英國女科學家)四年前因死于卵巢癌,此次未能與上述三位科學家分享該殊榮。

實際上,在DNA雙螺旋結構理論模型提出和后續(xù)驗證過程中,富蘭克林功不可沒。是她和威爾金斯率先拍到了DNA的X光衍射照片,并以此推測其結構可能呈雙螺旋狀。人們永遠會記得她,她在自然科學史上留有濃重的一筆,被世人公推為“DNA之母”。

科學研究是一個一絲不茍的過程,但有時也確有運氣成分。

以上四名科學家,富蘭克林以前攻讀的是化學專業(yè),沃森修讀生物學,而威爾金斯和克里克則是物理學出身。他們各自的知識架構不盡相同,在同一時段從事生命遺傳物質結構解析,既是競爭者,又相互合作。也恰恰就是在這樣復雜的關系和環(huán)境中,他們各展所長,以特殊“合作”的方式最終成功解密DNA雙螺旋結構,其成果可謂是人類科學史上學科交叉所產生的最為杰出的成果之一!

當時,世界上至少有三個研究團隊涉足相關研究,分別是倫敦英王學院的富蘭克林和威爾金斯、英國卡文迪什實驗室的沃森和克里克,以及美國加州理工大學著名化學家萊納斯·鮑林(Linus Pauling)領導的團隊。

其中,鮑林在生物大分子結構解析方面具有十分豐富的經驗。他利用分子模型構建,解讀蛋白質α螺旋宣告成功,而其研究思路(構建理論模型 → X衍射驗證 → 循環(huán)修正模型)在后續(xù)DNA雙螺旋結構的揭示過程中也起到了至關重要的作用。在當時看來,鮑林領導的團隊是距離成功最近的。

再看富蘭克林和威爾金斯,他們都是頂級的結晶學家,并手握DNA雙螺旋結構最直接的證據——X射線衍射資料,其已具備解讀DNA分子結構的硬基礎。

反觀沃森和克里克,一個是年僅23歲的“小”博士后,另一個主要從事血紅蛋白的X射線晶體分析。同上述競爭對手相比,他們不僅實力有限,在結晶學和結構化學方面也都還是新手,成功似乎與其無緣。然而,最終恰恰就是這樣的二人組上演了逆襲。

DNA雙螺旋結構的發(fā)現看似偶然,但實屬必然。它給了人們很多的啟迪和鼓勵:

第一、不同領域的聯合和交叉,是最能夠“擦出火花”的,是創(chuàng)新和前進活力的重要源泉。人們應當充分合作,勇于競爭,擯棄故步自封的思想,各展所長,充分發(fā)揮各自優(yōu)勢,早出成果,出好成果。

第二、一切的發(fā)現和認知既是積累和深化的過程,也是不斷揚棄的過程。沒有前人的基礎,何談創(chuàng)新與創(chuàng)造?成果的產生不會一帆風順,更不會憑空降臨。需要不斷奮力前行,排除層層阻礙,不畏失敗,充滿自信,方能收獲正果。

第三、實踐是檢驗真理的唯一標準,理論研究要同實(試)驗緊密結合。失去了根基,所謂的理論必定是鏡花水月。

END

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2023-10-07