“发现 DNA 结构的故事”

为我们讲述这个故事的人，就是 DNA 双螺旋结构的发现者之一：詹姆斯·沃森。

1953年，年仅25岁的沃森和他的搭档克里克，共同发现了 DNA 的双螺旋结构，一举震惊世界。之后，他们两个在1962年获得了诺贝尔生理学或医学奖，早早地就登上了人生巅峰。这本《双螺旋》就是他在发现双螺旋结构之后，记录这个科研过程的书。

不过想想看，诺贝尔奖的获得者应该都是白发苍苍的泰斗级人物，34岁的沃森怎么在这么年轻的时候就获得了呢？从这本书里我们就能找到答案。

虽然作者是生物学领域的顶尖科学家，但这本书不仅不高深，还很幽默风趣，就像一部有趣的日记，让人一看就停不下来。不过，由提出者亲述这段历史，总会让人感觉他说得不客观。沃森自己也承认，书里有些内容因为记忆或主观等原因，可能会出现错误。他也找了很多当时的参与者来为自己挑错，但这不妨碍这本书的意义。沃森在书的开头说，他希望读者能通过这本书明白，“科学很少会像一般人想的那样，按照合乎逻辑的方式一直前进发展。恰恰相反，科学的进步或者倒退往往会受到人们行为的影响和干扰”。如果听完本书后我们能意识到这一点，那沃森的目的就算达到了。

不仅如此，这本书还能带我们回看发现 DNA 结构的意义。现在很多诺贝尔奖评出的成果，可能普通人都看不太懂。可沃森当年的这个发现，已经变成了我们中学生物课上的常识。但你可能还不太了解，双螺旋对人类的意义到底有多大。在了解双螺旋结构之前，人类对生命的理解还很肤浅，并不了解生命生存和传承的根本机制。但 DNA 双螺旋结构的发现，开辟了“分子生物学”这门全新的学科，让人类第一次获得了从分子层面解释生命机制的能力。从此，人类真正步入了基因时代。所以，DNA 双螺旋结构的发现，也被称为20世纪最伟大的科研成果之一。

你看，DNA 双螺旋结构这么重要，这本书与作者又如此与众不同，那我们赶快进入正题。我将从三个角度，来为你解读这本书的主要内容：第一，内部视角。看看沃森等人的个人特质，是如何影响 DNA 结构研究进程的。第二，外部视角。看看周围环境又对 DNA 结构的研究产生了哪些影响。第三，历史视角。来回顾一下双螺旋结构的发现对人类有哪些深远影响。

第一部分

先从内部视角说起，看看沃森等人个人的特质，是如何影响 DNA 结构研究进程的。

1962年，沃森获得诺贝尔生理学或医学奖时，他只有34岁，而这时距离他发现 DNA 双螺旋结构已经过去了9年时间。而他的合作伙伴克里克，发现 DNA 结构时也才37岁。虽然年纪稍大一些，但克里克当时在学术界也是个默默无闻的新手，甚至连博士论文还没写完。那到底是什么原因，让沃森和克里克在这么年轻的时候，就收获这么大的成就呢？如果仔细分析他们的故事，不难发现这和他们的个人特质有关。

先来说沃森，他从小就对事物充满好奇心。他的口头禅就是“为什么”，成天把各种问题挂在嘴边。他小时候还参加过美国一档儿童知识竞赛栏目，获得了“天才儿童”的称号和100美元奖金。但和其他小孩子不一样，他没把奖金用去买什么糖果零食，而是买了个双筒望远镜，用来观察鸟类。

这种好奇心搭配上好头脑，可以说是一个科学家的“标配”。但这股聪明劲儿也影响了沃森的性格，让他变得恃才傲物、不惧权威。他有很强的智商优越感，常常瞧不起其他人。比如这本《双螺旋》最遭人诟病的地方，就是里面有很多对别人算不上礼貌的评价。比如，沃森会毫不客气地说“科学界的很多人不仅器量狭小，而且反应迟缓，简直就是笨蛋。”这个个性也让他有了批评和反思的精神，促成了他的研究转向。

沃森本科时学的专业是动物学，但在博士阶段转到了遗传学，之后又涉及物理和化学领域，研究起了 DNA。他在专业上有这么大的转变，一个重要原因，就是他反感当时生物学界的风气。他认为，在当时的英国等国家，大多数植物学家和动物学家都是糊涂虫，他们没有扎扎实实地从事科学研究。这些人要么就是无关痛痒地争论着“生命的起源”，要么就是谈论着没有任何意义的研究方法。总之，他们看不到问题的关键，这些人就算是权威也没什么了不起的。在沃森眼里，当时的生物学和遗传学研究已经过时，这时应该从更深层次的分子层面来研究生物现象。想想看，如果不是沃森的这种不惧权威性格特质，他没有研究 DNA，那人们认识到 DNA 结构可能还会晚几年。

但是转专业，也暴露了沃森的另一个缺点，就是基本功不扎实。他从本科时就一直逃避学习物理和化学知识，用他自己的话说就是有点懒。当他想要研究 DNA 时才发现能力不足。不过幸运的是，沃森遇见了克里克，他们各自的优势得到了互补。

弗朗西斯·克里克原本是一位物理学家，后来才来到剑桥学习生物学。他有扎实的物理学、数学、晶体学等学科的知识基础，能在理论上指导沃森。别看沃森说话不客气，但他对克里克的评价很高。他说：“克里克给我带来了巨大的、正面的影响……克里克去世之后，再也没有像他这么聪明的人和我对话了”。这番评价足以看出在沃森眼里，克里克的地位。

话说回来，沃森和克里克两人还有一个共同的特质，那就是对科学的敏锐直觉，正是这个特质让他们成为了默契的合作伙伴。在他们俩刚开始研究 DNA 结构的那个年代，已经有实验证明，DNA 就是生物的遗传物质。但还是有很多学者拒绝改变自己的看法，认为蛋白质才是遗传物质，所以当时能认识到 DNA 的重要性，并且肯投入精力研究的人很少。沃森来到剑桥的卡文迪许实验室之后，最大的惊喜就是遇到了和自己志同道合的克里克。因为他俩都敏锐地认识到，DNA 才是问题的关键，是最值得研究的。

这样一来，两个年轻人就走到了一起：沃森富有想象力和创造力，有生物学和遗传学研究基础。克里克思维敏锐，擅长物理学、数学和晶体学，擅长分析实验结果。而且两个人还都意识到了 DNA 的重要性。可以说，他们俩志趣的一拍即合，特质的优势互补，正是他们俩日后获得成功的重要原因。

当然了，双螺旋结构的发现并不单独是他俩的功劳。1962年的诺贝尔生理学或医学奖同时授予了三个人，除了他们两个之外，还有一个人叫莫里斯·威尔金斯。沃森打定主意研究 DNA 的结构，还是受到了威尔金斯在一次学术会议分享的影响。而在历史上，威尔金斯和他的同事罗莎琳德·富兰克林，都为 DNA 双螺旋结构的发现立下了汗马功劳。你可能没听说过这两个人，他们的名气比沃森要小得太多了。但实际上，与威尔金斯和富兰克林相比，沃森和克里克只是 DNA 领域的后来闯入者。威尔金斯和富兰克林的优势是，他们擅长利用X射线给 DNA 拍衍射照片来研究 DNA。因为实验水平高超，他们总能拍出来当时最清楚的 DNA 衍射照片。这对研究 DNA 的结构非常重要，毕竟就算再聪明，也不可能拍脑袋就想出来 DNA 的结构。

但为什么诺贝尔奖颁给了威尔金斯，没有给富兰克林呢？主要有两个原因，第一个原因是富兰克林1958年便因病去世，没能赶上1962年诺奖的荣誉。第二个原因是她的贡献确实比不上威尔金斯。这其实也和她的性格特质有关。富兰克林是一位很有才华的女科学家，性格非常倔强。她拍摄出的DNA照片为沃森和克里克发现双螺旋结构提供了很大帮助，但她自己却坚持认为，没有任何理由能证明 DNA 是螺旋结构的，所以不愿意在这方面和沃森他们配合。甚至有一次和沃森争论 DNA 结构时，她还差点打了沃森一顿。这样的性格，让她错过了首先发现双螺旋结构的机会。

威尔金斯是富兰克林的同事，他曾经向富兰克林提议和沃森他们合作，但富兰克林始终不同意。后来，他在富兰克林并不同意的情况下，给沃森他们提供了 DNA 的衍射照片。他自己还对照片进行了专业的说明，推进了 DNA 模型的最终诞生。可能也因为这样，威尔金斯和沃森他们两个一起，拿到了诺贝尔生理学或医学奖。

说到这儿，我们介绍了沃森、克里克、威尔金斯和富兰克林这四位科学家的个人特质。不难看出，沃森和克里克两个人的成功不是没有原因的，他们直觉敏锐、优势互补的特质，让他们能首先发现双螺旋结构。而威尔金斯和富兰克林的实验技术，为沃森和克里克提供了很大帮助，让他们也在科学史上留下了重要的一笔。但富兰克林的倔强，让她错过了发现双螺旋的良机。

第二部分

刚才我们分析了沃森等人的性格特质，这对他们科研能不能成功有很大的影响。但对于科学家们来说，科研从来都不是自己一个人的事儿。他们经常因为科研任务、资金设备支持等原因受到外部环境的干扰，影响自己的科研方向和进度。沃森等人在做 DNA 结构的研究时，也遇到了不小的干扰。有人说，从来都不存在什么真正的象牙塔，有人的地方就有江湖。所以第二个重点我就从外部视角入手，带你看看周围环境又对 DNA 结构的研究产生了哪些影响。

我们刚才提到了，威尔金斯和富兰克林的主要研究对象是 DNA，他们能名正言顺地每天扑在 DNA的研究上。但沃森和克里克不一样，研究 DNA 并不是他们的本职工作。沃森是个美国人，他来欧洲是受到他博士论文导师的指派，专门来学习有关“病毒”的化学知识的。但他对所学内容不感兴趣，反而被威尔金斯关于 DNA 的研究吸引，所以想方设法辗转到了卡文迪许实验室工作。这个实验室能拍摄X射线衍射照片，也就为他研究 DNA 提供了条件。但当时卡文迪许实验室并没有研究 DNA 的计划，所以为了进去，沃森付出的代价就是帮助实验室里的一位科学家研究蛋白质。不只是沃森没做自己的本职工作，同样的，当时克里克的主要工作是写自己的博士论文，方向也和DNA没有关系。

这个情况，在实验室里就是个很现实的问题了。实验室里每个人都有自己的分工，如果想研究 DNA 结构，那首先要保证本职工作不受影响。向实验室证明自己的价值和能力，才有资格继续留在实验室里使用仪器和经费。如果每天无所事事地浪费资源而不出成果，那没人愿意白养着这些人。所以，虽然沃森和克里克对 DNA 结构都很感兴趣，但没法全身心地投入这方面的研究之中。

这里面还牵扯到复杂的人事关系。比如沃森和克里克的上司、卡文迪许实验室的负责人威廉·布拉格爵士就和克里克的关系很差。这位布拉格可不简单，他25岁时就和父亲一起获得了诺贝尔物理学奖，成了历史上最年轻的物理学奖获得者。这个记录可能在未来很久，都难被打破了。可能也是这个原因，布拉格很看不惯克里克。他觉得克里克“嗓门不小本事不大”，35岁了还没获得什么成果。而且他也觉得，研究 DNA 的结构没什么意义。所以当沃森和克里克的研究第一次遇到失败，错误地构建出“三螺旋结构”时，布拉格就特别生气。他觉得这两个人就是在浪费时间，他打心里想让克里克赶紧写完论文走人，这样就不用再忍受他了。于是，他就命令两个人停止手头的 DNA 研究，赶紧干自己的正事儿。

同时祸不单行，诺贝尔奖的第三名获得者威尔金斯，他的老板听说沃森和克里克的工作之后，也很生气。觉得他俩这种没意义的工作，干扰了威尔金斯的工作，所以也写信要求布拉格，禁止沃森等人再研究 DNA 的结构。

这样一来，沃森和克里克的研究就此中断了一年多的时间。在这段时间里，沃森只能去研究烟草花叶病毒。克里克则在写博士论文的同时，做出来了一些理论成果，向上司证明了自己的能力。不过他们俩都没有放弃对 DNA 的研究，只是在等待时机。

时机没有来得太晚。1952年年底时，也就是他们发现双螺旋结构的前一年，沃森得知当时世界上最优秀的化学家莱纳斯·鲍林正在准备研究 DNA 的结构。还记得我们刚刚说沃森很“毒舌”吗？但如果说沃森在这本书里还表达过对某些人的崇拜的话，鲍林应该是唯一的一个。就算是在智商优越感极强的沃森眼里，鲍林也是一个远远超过自己的天才。沃森和当时的很多人都相信，只要鲍林想研究某个问题，那他迟早会获得答案。所以这时候沃森就很慌，害怕鲍林的加入会把发现 DNA 结构的荣誉抢走。幸运的是，鲍林的第一次尝试犯了和沃森一样的错误，没能找到 DNA 的正确结构。这就给了沃森和克里克反击时间。不过他们能反击，还要感谢之前总在阻挠他们的上司——布拉格。

虽然布拉格在25岁时就获得了诺贝尔物理学奖，但因为是和他父亲同时获得的，就被很多人瞧不起。有人觉得他这个奖是靠他父亲才得到的，他自己没什么真本事。不过布拉格还是凭借自己的努力，逐渐获得了很高的学术地位和荣誉。50年代正是他功成名就、享受声望的时候，可他还是有一个心病，那就是和鲍林的竞争老是失败。比如前两年，布拉格发表过一篇关于“多肽链结构”的论文，这篇文章看起来不错，但实质上是错误的。之后，鲍林反而把正确的多肽链结构研究了出来。这件事深深刺伤了布拉格的自尊心。他和鲍林竞争了25年，虽然棋逢对手，但常常是鲍林捷足先登，赢他一筹。布拉格就特别想让自己的实验室，有一天能洗刷耻辱。所以在这个节点上，布拉格一改原来的态度，开始鼓励沃森等人在 DNA 结构上继续尝试。当然，这也是因为在过去的一段时间里，沃森和克里克做出了不少成果，向布拉格证明了自己。就这样，DNA 结构的研究工作可以继续了。

接下来的故事就比较顺利了，沃森和克里克看到了富兰克林拍摄的最新照片，确认了 DNA 结构的很多参数。他们抛弃了错误的“三螺旋结构”，在沃森直觉的坚持下，选择了双螺旋结构作为模型，当时沃森的理由是，自然界中的生命现象大多是成对出现的，所以“双螺旋”是最有可能的构型。这个理由听起来非常牵强，也没有任何实际证据能证明。但他们足够幸运，沃森的直觉确实是正确的。之后，沃森和克里克又确认了双螺旋骨架的位置，确认了 DNA 内部的配对规则。最后，终于确认了正确的双螺旋构型。在他们搭建完第一个 DNA 双螺旋模型之后，人类终于步入了基因时代。

以上就是我们从外部视角，看周围环境对 DNA 结构的研究产生的影响。现在你应该能理解沃森的那句话了：“科学很少会像一般人想的那样，按照合乎逻辑的方式一直前进发展。恰恰相反，科学的进步或者倒退往往会受到人们行为的影响和干扰”。

科研并不是纯粹的，沃森和克里克两人受到了实验室人际关系和工作成果的制约：为了研究他们感兴趣的 DNA，不得不做出一定的成果证明自己。是布拉格的制约，让他们中断研究，也是鲍林的刺激，让布拉格同意他们继续研究。有人的地方就有江湖，人情世故的牵制不管在哪里都是普遍的，即使科学界也是如此。

第三部分

我们讨论完了 DNA 双螺旋结构的发现过程，不过还是有很多人不理解这个发现的意义。在第三部分，我会从历史视角入手，带你回顾一下双螺旋结构的发现，对人类有什么深远影响。

我们在第一部分提到，沃森转专业去研究 DNA，有很大的原因是因为他反感当时生物界的麻木气氛。当时很多动物学学者，根本没有意识到研究基因的重要性，成天沉迷于各种无聊的实验之中。沃森觉得这种研究已经过时。举个例子，我们按一下电脑开关，电脑就会打开，再按一下，电脑就会关闭。这是表面现象，如果我们不了解电路的工作原理，就算再按一万次开关，也不能理解电脑开关机的本质。研究遗传学也是这样，就算我们了解了生物体身上某个特性的遗传传递规律，但不理解遗传物质——也就是 DNA 的工作原理，那对生命的认知就只能停留在非常肤浅的表面。

沃森和克里克等人的工作意义在于，他们发现了 DNA 的结构，也就发现了 DNA 复制和遗传的原理。你看，DNA 的基本组成单位，叫脱氧核苷酸。DNA 的双螺旋结构，就是由两条脱氧核苷酸长链组成的。而脱氧核苷酸有四种，用字母来表示分别是C、G、T和A。这里有个配对规则，C只能和G配对，A只能和T配对。每条链上的它的排列顺序，就是遗传信息的储存方式。当一条 DNA 长链开始自我复制时，它的两条互补链分开，分别结合新的脱氧核苷酸。这样新形成的 DNA，就和原来的一模一样了。这种方式完美地解释了，DNA 在复制和遗传的过程中，是怎么保持自身精确不变的。

可以说，双螺旋结构背后的逻辑实在是太绝妙了，居然就是沃森猜想的“两两配对”模式。所以不管是上司布拉格，原来反对螺旋结构的富兰克林，还是他们的竞争对手鲍林，在得知这个结构之后，几乎都立刻承认了这个模型的正确性。而 DNA 双螺旋结构的发现，也开辟了一门全新的学科——分子生物学。

1953年，也就是双螺旋结构被提出之后，人类进入了基因时代，我们对基因的认识，飞速发展。20世纪60年代，DNA 的遗传密码被确认；70年代，基因重组和 DNA 测序得以进行；80年代，生物技术和聚合酶链式反应被确认；90年代，“人类基因组计划”开始实施，科学家计划把人体内的两万多个基因的密码全部解开。这听起来像个不可能完成的任务，但它已经在2003年完成了。这些项目，是在一步步地带领人类破解生物遗传的奥秘。这些变化还推动了医学的发展。无数种新型药品，数不清的医疗方法，对各种病理的深入认知都建立在分子生物学的基础上。从这个角度来讲，DNA 双螺旋的影响已经扩展到每个人的生老病死，而我们今天感谢自己生活质量的提高，还是离不开“双螺旋”，这个分子生物学的起点。

DNA 双螺旋结构的发现不仅改造了生物学，也改变了我们看待周围世界的方式，让我们知道生命的机制原来可以用分子来解释，包括人类在内的所有地球生物，都是按照 DNA 分子上的信息指示“组装”而成的。在研究生物进化时，人们知道了进化的本质就是 DNA 分子的变异。在研究物种关系时，地球所有物种共用的 DNA 密码子，揭示了地球生物拥有一个共同祖先的事实。在研究人类基因组时，科学家发现了，人类体内的两万多个基因，是如何控制人的寿命、智商、性格，甚至是用手习惯、审美偏好和生双胞胎的概率等等。而这一切，在沃森和克里克等人发现 DNA 结构之前，都是无法想象的。

对沃森个人来说，DNA 双螺旋结构为他带来了巨大的声誉。让他从20世纪60年代开始，执掌美国冷泉港实验室。在他的领导下，冷泉港从一个濒临破产的二流科研机构，一跃成为世界上最负盛名、产出成果最多的科学实验室。在包括基因领域在内的很多领域，开拓了人类对自身的认知。1988年，沃森加入美国国家卫生研究院，并在两年后被任命为“人类基因组计划”主任，他是这个项目的发起者和推动者。而这一切的成就，起点都是 DNA 的双螺旋。

我们很难用具体的语言，来描述 DNA 双螺旋结构对人类的影响。但如果只用一句话来笼统概括的话，我认为最合适的一句是：它带领人类进入了一个新的时代。

来简单为你回顾一下这本书的内容。

首先我们从内部视角探讨了，沃森等人的特质是如何影响 DNA 结构研究进程的。沃森和克里克最开始都敏锐地认识到了 DNA 研究的重要性，这让他们志同道合地走到了一起。而沃森在生物遗传方面的能力，以及克里克在物理学、数学和晶体学方面的基础，让他们优势互补，默契地配合完成了一项伟大的工作。聪明、直觉敏锐和优势互补的特质，是他们成功的基础。相比之下，同样对双螺旋结构有很大贡献的威尔金斯与富兰克林，没能首先发现双螺旋，在很大程度上是因为他们的直觉的缺乏和固执的性格。

其次，我们从外部视角探讨了，周围环境对 DNA 结构的研究产生了哪些影响。沃森和克里克的DNA 研究工作并不顺利，先是受到了他们上司布拉格的阻碍，后来又因为卷入与鲍林的竞争中才得以继续。这验证了沃森的那句话：科学的进步或者倒退往往会受到人们行为的影响和干扰。纯粹的科学研究是美好的理想，但现实总是会掺杂各种人情世故的干扰，这是永远难以避免的。

最后我们从历史的视角回顾了，双螺旋结构的发现对人类的深远影响。在 DNA 双螺旋结构发现之前，人类对生命的认知还很肤浅，难以理解遗传的真正机制。DNA 结构的发现开辟了分子生物学这门全新的学科，给了人类在分子层面解释生命的能力。由此带来的医学发展极大地改善了我们每个人的生活质量，重塑了我们生活的周围世界。从此开始，人类进入了基因时代。

在这期音频的最后，我想跟你说说 DNA 体现的跨学科意义。很巧的是，不管是沃森还是克里克，他们跳出原有的研究领域，而对基因产生浓厚的兴趣，都是因为受到了一本书的影响，这本书叫《生命是什么》。但写这本书的不是什么生物学界的权威，而是理论物理学家、量子力学奠基人之一，薛定谔。这本书提出，要想弄清楚什么是生命，就必须先弄清楚基因是如何发挥作用的。这让沃森意识到，基因才是打开生命奥秘的关键。薛定谔通过量子力学的思想，洞悉生命的深层次运作机制，足以体现出大学科背景下不同科学门类的相通性。不管是物理、化学还是生物，实际上都是本质相通、相互促进、共同繁荣的。

这一点从诺贝尔奖的授予情况中，我们也能看出。比如2018年诺贝尔物理学奖、化学奖和生理学或医学奖的奖励领域，都和生物学有关。物理学奖的光镊和激光技术，化学奖的酶与抗体方面的工作，还有生理学或医学奖奖励的癌症治疗方面的工作，都对生物学的发展起到了重要作用。它们的影响是跨越学科界限的。就像 DNA 一样，DNA 是生物学的伟大成就，但它对人类的影响早已不能用一个学科来概括了。