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沃森的笔记,指出了存在三个氢键的可能性,写于1953年4月8日
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次日清晨,我来到办公室时,那里还是静悄悄的。我急急忙忙把办公桌上的论文和其他东西清理干净,空出桌面以便对通过氢键维系的碱基配对进行试验。一开始,我仍然抱着“同类配对”的偏见不放,可我知道坚持这种偏见不会有任何结果。多诺霍进来时,我还以为是克里克到了,抬起头看到是他后,我就低下头继续把碱基移来移去,尝试各种可能的配对方法。突然之间,我发现一个由两个氢键维系的腺嘌呤-胸腺嘧啶对的形状,竟然与一个至少由两个氢键维系的鸟嘌呤-胞嘧啶对相同。[169]看来,所有的氢键都是自然形成的,不需要人为干预,两个碱基对就会自然呈现出相同的形状。我马上把多诺霍叫来,问他对于我刚刚得到的这些碱基对是不是依然持反对意见。
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多诺霍说他没有任何反对意见。我欣喜若狂,因为我觉得嘌呤的数量与嘧啶数量完全相同这个难解之谜马上就要被我解开了。如果一个嘌呤总是通过氢键与同一个嘧啶相联,那么就可能把两条不规则的碱基序列规则地安置在螺旋的中心。而且,必须形成氢键这个要求意味着腺嘌呤总是和胸腺嘧啶配对,而鸟嘌呤只能和胞嘧啶配对。突然之间,查加夫定律就不证自明了——它只是DNA双螺旋结构的必然结果。更加令人兴奋的是,这种双螺旋结构还意味着一种DNA复制机制,而且这种机制比我曾经设想过的“同类配对”复制机制更加令人满意。腺嘌呤总是与胸腺嘧啶配对、鸟嘌呤总是与胞嘧啶配对,这意味着两条相互缠绕的链上的碱基序列是彼此互补的。只要确定其中一条链的碱基序列,另一条链的碱基序列也就自然而然确定了。由此,一条链如何作为模板用于合成另一条具有互补碱基序列的链,也就很容易想象了。
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这时候克里克进来了,没等他把两只脚都跨进门里,我就迫不及待地告诉他,我们已经掌握了全部答案。一开始,他还“在原则上”抱着一种谨慎怀疑的态度。但不出我所料,那些相同形状的腺嘌呤-胸腺嘧啶和鸟嘌呤-胞嘧啶碱基对,很快就深深打动了他。克里克急忙把这些碱基按其他不同方法进行了配对,但没有一种方法符合查加夫定律。几分钟后,他就发现每个碱基对的两个糖苷键(连接着碱基和糖)是由与螺旋轴垂直的一根二重轴有规则地连接起来的。这样一来,两个碱基对都可以转到相反方向,同时它们的糖苷键却仍然保持着原有的方向。这就导致了一个非常重要的结果:一条特定的核苷酸链可以同时包含嘌呤和嘧啶。同时,这也有力地说明两条链的骨架一定是方向相反的。
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这样一来,问题也就变成了:腺嘌呤-胸腺嘧啶和鸟嘌呤-胞嘧啶碱基对是不是很容易就能装进我们两个星期前设计好的骨架构型中。乍一看来这个问题似乎不难解决,因为我们在螺旋中心为碱基留下了一大块空间。然而我和克里克都很清楚,我们只有制作出一个完整的、完全符合立体化学原理的模型,才能算大功告成。还有一个显而易见的事实是,发现DNA结构的意义极其重大,我们决不能容许出现“喊狼来了狼却没来”的错误。因此,当克里克飞一般地跑进老鹰酒吧,用在那里用餐的人都能听得见的声音大声宣布我们已经发现了生命的奥秘时,我多少感到有点不自在。[170]
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老鹰酒吧中纪念发现DNA双螺旋结构的牌匾
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双螺旋(插图注释本) 27 尘埃落定
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不久之后,克里克放下了他的博士论文,全力以赴地投入了DNA研究工作。在发现腺嘌呤-胸腺嘧啶和鸟嘌呤-胞嘧啶碱基对有相同形状的第二天下午,他又回过头去测量他博士论文中的某些数据,可惜根本没有什么效率。他不时地从椅子上站起来,焦虑不安地盯着硬纸板模型,尝试用其他一些方法配对碱基对。在短暂的怀疑期结束后,他又变得满面春风,经常兴奋地谈论着我们的工作有多么重要。我很乐意听克里克说这些,尽管这种作派与剑桥大学遇事稳重和留有余地的传统风范迥然不同。DNA结构已经搞清楚了,结果是如此激动人心,我们的名字将永远和双螺旋联系在一起,就像鲍林的名字永远与α-螺旋联系在一起一样。这一切是多么令人难以置信。
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克里克正在摆弄双螺旋模型
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老鹰酒吧6点开门,我和克里克一起去那里吃饭,顺带商量一下接下来几天的工作内容。克里克认为,立即制作出一个完善的三维结构模型是我们最迫切的任务,不能继续让遗传学家和核酸生物化学家白白浪费他们的时间和仪器设备了,我们必须尽快把问题的答案告诉他们,以便他们及时根据我们的理论调整研究方向。当然,我也同样迫切想要制作出一个完善的模型。但让我更加念念不忘的是鲍林,我担心在把结果告诉他之前,他也许会碰巧发现碱基对的奥秘。
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然而,那天晚上我们始终没能制作出一个稳定的双螺旋模型。事实上,在拿到金属制成的碱基模型之前,我们制作的所有分子模型都很粗糙,没有太强的说服力。我回到普赖尔的寄宿处后对伊丽莎白和富尔卡德说,我和克里克很可能已经击败了鲍林,我们的发现结果将使生物学发生一场革命。他们对此都由衷地感到高兴。伊丽莎白是为她的哥哥感到自豪,而富尔卡德则因为他的一个朋友将会获得诺贝尔奖,自己可以向国际协会的人炫耀而感到高兴。意外的是,彼得对此也表现得兴高采烈。虽然他的父亲可能因此在科学上遭到重大挫败,他却并未流露出任何不快。
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克莱尔桥
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第二天早晨醒来,我感到格外地精神焕发。在去惠姆饭店吃早饭的路上,我慢步走向克莱尔桥(Clare Bridge),抬头眺望着国王学院的哥特式礼拜堂,在明媚的春光下,它的尖顶高耸入云。[171]随后,我在最近整修一新的吉布斯大楼(Gibbs Building)前停留了一会,仔细地观赏了这栋完美的乔治王时代风格的建筑。那一刻我不禁想到,今日的成功在很大程度上应归功于我们在这里度过的平静岁月。长期以来,我们几乎每天都在这几个学院之间散步,在赫弗书店(Heffer’s Bookstore)阅读着新进的各类图书。[172],[173]在惠姆饭店悠然自得地翻了一会《泰晤士报》后,我去实验室找了克里克。他早就到了,我走进实验室的时候,他正在按自己的想象用硬纸板制成的碱基对拼凑模型。仅凭一只圆规和一把直尺,他就完全可以确定这两种碱基对都能很好地安放在骨架结构中。那天上午,佩鲁茨和肯德鲁也先后来到了我们的实验室,他们想知道我们是否依然确信我们找到了正确答案。克里克向他们简洁准确地介绍了我们的发现。就在克里克向肯德鲁介绍时,我走下楼来到了机工车间,看看他们能不能在那天下午提前制成嘌呤和嘧啶的金属模型。
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剑桥大学国王学院的礼拜堂和吉布斯大楼
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赫弗书店1953年的一张广告
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在稍加催促之后,技工车间的技师们在几个小时之内就完成了最后的焊接工作。我们开始着手用那些闪闪发光的金属片来制作模型。在这个模型中,DNA结构的组件终于第一次配备齐全了。[174]一个小时之后,我就把各个原子的位置安排妥当了——既符合X射线数据,又与立体化学原则相一致。我制成的是一个右旋螺旋,它的两条链方向相反。[175]由于这个模型只能容纳一个人操作,于是直到全部装配完成让开位置之后,克里克才走上前来进行检查。有一处原子间距稍稍偏离了最优值,但是并没有超出当时公认的标准,因此我还用不着太过担心。克里克整整检查了15分钟,中间几次他皱起眉头的时候,我的心都提到了嗓子眼儿,但是最终并没有发现任何错误。他检查得非常仔细,只有在一处原子间距完全满意后,才会接着检查下一处。克里克检查好之后,我们回到了克里克家与奥迪尔一起共进晚餐。看起来一切顺利。
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