双螺旋的缔造者与争议者

纪念DNA之父沃森

运动会指体育运动的竞赛会,有奥运会等大型运动会,只是范围不同。最早的运动会就是古希腊的古代奥运会,运动会中每人都能展现自己的光彩迎接胜利的喝彩。

2025年11月6日,全球知名的美国分子生物学家、DNA双螺旋结构的共同发现者、1962年诺贝尔生理学或医学奖得主詹姆斯·杜威·沃森(James Dewey Watson)在美国纽约州病逝,享年97岁。这位有着“DNA之父”之称、见证并塑造了20世纪生命科学的巨匠,以颠覆性洞察改写了人类对生命本质的理解,却也因争议性言论在晚年陷入风暴。

作为现代生物学最具影响力的先驱之一,沃森因1953年那场揭示DNA双螺旋结构的划时代发现而名扬天下。这项20世纪最重大的科学突破之一,不仅彻底扭转了生物学的演进方向,更将现代医学推入了分子纪元。自此,遗传信息的复制、储存与传递机制第一次向人类展露真容,为基因编辑、遗传病诊疗、靶向治疗等现代医疗革命铺就了基石。

然而,沃森晚年关于种族与智力关联的言论遭致全球性批评,被斥为对科学伦理与人文精神的背离。天才与傲慢共生,荣耀与争议并存——正是这些彼此抵牾的特质,构成了沃森复杂难解的人格画像。但无论如何,他的离去标志着一个时代的终结,那个由他亲手开启、直面基因密码的探索纪元,早已不可逆转地重塑了世界,并持续定义着未来科学的疆域。

帕劳(2000):美国分子生物学家、DNA双螺旋结构的共同发现者、1962年诺贝尔生理学或医学奖获得者沃森。

1928年4月6日,沃森生于美国伊利诺伊州芝加哥市。受父亲影响,他从小就立下了“知识可使人摆脱迷信”的人生信条。他天资聪颖又勤奋好学,记忆力尤为出众,通过研读《世界年鉴》积累了广博知识,更在当地一档广播节目竞赛中表现亮眼,获评“天才儿童”。

凭借过人的天赋与努力,沃森15岁便完成了高中学业,随后以学霸的身份考入芝加哥大学动物学系。大二时,他接触到奥地利物理学家埃尔温・薛定谔(Erwin Schrödinger)探讨细胞运作的演讲集《生命是什么》,由此坚信基因是生命的核心,对遗传学产生了浓厚兴趣。19岁时他以优异成绩毕业,获理学学士学位。在新兴趣的驱动下,他前往印第安纳大学研究生院深耕遗传学领域,22岁便成功斩获博士学位。

20世纪中叶以前,科学家们始终致力于遗传物质的探寻。到了中叶时期,DNA已被明确认定为遗传物质,但一个关键难题仍摆在学界面前,那就是DNA 的分子结构究竟是什么样的?当时已经公认的是这一结构必须满足四项核心条件,既要能承载遗传信息,也要能通过自我复制传递信息,还需让遗传信息得以表达以调控细胞活动,同时要具备突变能力且能保留突变结果,四项缺一不可。

年轻的沃森一心痴迷于揭开DNA的奥秘。刚从研究生院毕业,他便远赴丹麦,进入哥本哈根大学实验室,专注于噬菌体研究,只为寻觅破解这一谜题的关键证据。1951年,一场学术会议成为他科研生涯的重要转折点,他结识了伦敦国王学院的生物物理学家莫里斯・威尔金斯(Maurice Wilkins),分享了自己拍摄的一些DNA晶体衍射图。这一关键相遇让沃森毅然调整了研究方向。他告别丹麦,转而奔赴英国剑桥大学卡文迪什实验室,向DNA的核心奥秘发起更加深入的探索。

帕劳(2000):英国生物物理学家、1962年诺贝尔生理学或医学奖获得者威尔金斯。

在剑桥大学卡文迪什实验室期间,沃森的名义研究课题是烟草花叶病毒,但他的核心目光始终锁定在DNA分子结构的破解上。当时,全球多家顶尖实验室正围绕这一前沿课题展开激烈角逐,科研竞争进入白热化阶段。年轻的沃森正值意气风发之时,不仅精力充沛,更带着“初生牛犊不怕虎”的闯劲,一心要在DNA研究领域抢占先机。此前在哥本哈根大学实验室从事噬菌体研究期间,他曾开展过同位素标记追踪噬菌体DNA的实验,这份宝贵的研究经历,让他更加坚信遗传的终极奥秘就蕴藏在DNA分子之中。

当时,同在剑桥大学卡文迪什实验室的英国物理学家、生物学家、神经科学家弗朗西斯・克里克(Francis Crick),正专注于题为《多肽和蛋白质:X 射线研究》的博士论文。沃森主动找上门与克里克交流,提出希望携手攻关DNA分子结构的想法。克里克本就心怀相关研究志向,当即应允了合作邀约。沃森欣喜不已,终于觅得最佳搭档。他深知,自己亟需克里克这位物理学背景出身的学者,凭借其在X射线晶体衍射学领域的专业积淀,来弥补自身的知识短板。

圭亚那(1962):英国物理学家、生物学家、神经科学家、1962年诺贝尔生理学或医学奖获得者克里克。

1951年10月,沃森和克里克正式开始合作,一起建构DNA分子模型。当时,他们能依据的相关信息只有两条:第一条当时已广为人知,即DNA由脱氧核糖、磷酸和四种碱基(A、G、T、C)等六种小分子组成,这些小分子组成了四种核苷酸,四种核苷酸组成了DNA。第二条是美国生物化学家埃尔文·查戈夫(Erwin Chargaff)发现,DNA中的4种碱基含量并不是传统认为的等量,虽然在不同物种中四种碱基的含量不同,但是A和T的含量总是相等,G和C的含量也相等。

沃森和克里克对这两方面的信息进行了反复分析,他们意识到查戈夫的发现(A=T,G=C)非常重要,而这一点恰恰被其他实验室忽视。于是,他们邀请剑桥青年数学家约翰·格里菲斯(John Griffith)计算了DNA碱基之间的氢键吸引力,最后计算出A吸引T、G吸引C,且A+T的宽度与G+C的宽度相等(A+T=G+C),这一计算结果对构建DNA双螺旋模型起到了极大的作用。

澳门(2001):科学与科技——DNA,票图为四种脱氧核苷酸对应四种独特碱基,分别是腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)、胸腺嘧啶(T),以及碱基之间氢键吸引力示意图。

沃森与克里克志同道合,有着完美的能力互补——沃森擅长搭建分子模型,克里克精通解读晶体衍射图中斑点的角度、强度等关键细节。二人整合手中所有的珍贵研究资料,夜以继日地推演、搭建,然而一年多时间过去了,他们却始终未能成功搭建出DNA分子模型。

1953年1月,转机突然降临,威尔金斯在自己的同事罗莎琳德·弗兰克林(Rosalind Franklin)毫不知情的情况下,将她耗时100小时拍摄的“几乎是有史以来最漂亮的DNA晶体X射线衍射照片’的‘照片51号’(Photo 51)清晰图像,以及一系列的关键数据展示给了沃森和克里克,这些资料表明DNA是由两条长链组成的螺旋体。关键信息的获得,令沃森与克里克无比欣喜,两人立即在实验室里夜以继日地搭建DNA双螺旋结构模型。仅仅用了两个月时间,他们便将心中的DNA双螺旋模型搭建成功了,这一天就此被定格下来——1953年3月7日。

DNA作为遗传物质的观点之所以难以获得学界共识,核心症结在于人们对其结构的错误认知,要么认为它只是单调重复的聚合物而无法承载复杂遗传信息,要么认为它是一种多链螺旋结构但无法成功搭建。沃森与克里克通过双螺旋模型搭建,首次成功证实了DNA的全新结构:4种碱基沿螺旋骨架有序排列、互补配对形成的双螺旋,足以编写承载生命密码的复杂“生命之书”,彻底打破了此前的认知僵局。

澳门(2001):科学与科技——DNA的组织及构成,小型张主图为DNA双螺旋结构。

1953年4月25日,沃森与克里克在《自然》杂志上发表了题为《核酸的分子结构:脱氧核糖核酸的结构》的短文,全文仅千余字,搭配一幅核心插图,便重磅公布了DNA双螺旋结构的重大发现。在后续发表的系列论文中,两人进一步阐释了这一模型的遗传学核心意义。DNA双螺旋结构学说不仅清晰揭示了DNA的基本架构,更首次合理阐明了两大关键生命机制:一个DNA分子如何精准复制为两个结构完全相同的分子,以及DNA如何作为遗传载体,将生物体的遗传信息稳定传递给后代。

双螺旋的缔造者与争议者——纪念DNA之父沃森

DNA双螺旋结构的确立,为现代分子遗传学奠定了坚实基础,被公认为生物科学领域具有里程碑意义的革命性发现,更是20世纪最重大的科学成就之一。它不仅开启了分子生物学的新时代,更催生了一系列颠覆性生物技术的蓬勃发展。此后,从修正遗传缺陷的基因编辑技术,到基于基因分型的靶向药物研发;从追溯族群脉络的祖源检测,到助力司法公正的刑事鉴定,这一发现已深度融入现代生物医学与技术创新的核心脉络,其影响力渗透到生命科学的每一个重要领域。凭借这项划时代的贡献,沃森与克里克共同荣获1962年诺贝尔生理学或医学奖。同届获奖者还有威尔金斯,他提供的X射线衍射照片,为DNA结构的最终阐明提供了关键支撑。

马绍尔群岛(1999):克里克(左)和沃森(右),背景为DNA双螺旋结构模型。

1953年,在DNA双螺旋结构这一革命性科学发现问世后,沃森重返美国,加盟加州理工学院担任高级研究人员,继续深耕分子生物学领域的前沿探索。1956年,他受邀进入哈佛大学执教,先后以助教、副教授、教授的身份深耕生物学教学与科研,不仅悉心培育科研后备力量,更牵头或参与多项关键课题研究,与众多顶尖学者携手,系统阐明了RNA在蛋白质合成中的核心作用,进一步完善了分子遗传学的理论体系。1965年,沃森与同事联合编撰的教科书《基因的分子生物学》正式出版,这部著作以清晰的逻辑、精准的阐释和前沿的视角,成为分子生物学领域的经典教材,深刻影响了数代科研工作者的成长,推动了该学科在全球范围内的普及与发展。

1968年,沃森受邀出任纽约长岛冷泉港实验室主任。这个实验室正深陷发展困境,科研方向模糊、资源匮乏,亟待破局。沃森接手后,不仅将研究重心锚定肿瘤领域,深耕致癌基因与癌症发生的分子机制,更带领团队取得了一系列突破性成果,为学界解析癌症的分子基础提供了关键支撑。作为杰出管理者,他跳出单纯的科研框架,大力拓展实验室的教育版图。他为高中生打造了DNA研究实践平台,让青少年能近距离接触前沿科研,这一项目后来发展为全球规模最大的高中遗传学与生物学实践计划,为生命科学领域培育了大批后备人才。同时,他积极整合全球科研资源、吸纳顶尖学者,推动实验室形成“科研 + 教育”双向赋能的发展模式。在沃森数十年的深耕下,这家拥有悠久历史的实验室彻底摆脱危机,蜕变为全球生命科学研究的核心阵地与学术圣地。

多哥(2000):沃森(左)和克里克(右)在剑桥展示DNA双螺旋结构模型。

1981年12月10日,沃森踏上首次访华之旅。这位对东方大国满怀好奇的科学家,此后始终倾力相助基础薄弱的中国生命科学领域。事实上,在中美乒乓球外交之后,沃森便持续接待中国科学代表团,还为中国青年学者赴美交流积极筹措资金。首次访华期间,他走访了北京、上海、苏州、桂林等地。

1981年12月,苏州浸润在江南湿冷的寒冬中。冷雨过后,拙政园青石板路湿润,红灯笼在寒风中晃动,沃森裹着厚大衣,随中方学者入园,眼中满是对东方美学的赞叹。此时的拙政园一片静谧,只有风吹枯荷、隐约评弹与流水之声。他驻足“与谁同坐轩”,轻抚竹枝欣赏“月到风来”景致,叹东方园林恰如一首含蓄的诗,对“借景”“对景”等造园手法倍感新鲜。

中方学者介绍“拙政”源自陶渊明诗句,寓意淡泊专注,沃森点头称是:“科研亦需耐寂寞、守初心。”途中他与学者交流,从园林美学谈到苏州人文,还主动询问当地科研基础、人才与生活环境,显露出对这片土地的好感。行至“留听阁”,沃森望着池中残荷,对身边的学者说:“苏州有文化积淀又宜居,适合静心做科研。”这句感叹为日后埋下了伏笔——多年后冷泉港实验室择址亚洲,沃森力主选苏州,正因他难忘此次拙政园之行的静谧雅致,及与中国学者畅谈时感受到的科研热忱。黄昏时分离开时,沃森回望园林,满是不舍。

这段行程,不仅让沃森领略东方园林之美,更结下与苏州的缘分,成为冷泉港亚洲落户苏州工业园区的温暖注脚。此外,他与王应睐、谈家桢、李载平等中国早期生命科学领域的重要学者保持着频繁的书信往来,还在信中直言不讳地分享了美国即将启动的重大科研计划——人类基因组计划。

中国(1984):苏州拙政园。1981年12月,沃森游览了拙政园,冷雨过后的园林静谧雅致,他赞叹东方园林如含蓄的诗。听学者讲解“拙政”内涵后,他认为科研亦需耐寂寞守初心,感慨苏州适合做科研。这段经历,为日后冷泉港实验室亚洲分支选址苏州工业园区埋下了伏笔。

1988年,凭借科研与管理双重成就,沃森执掌国际科研工程人类基因组计划(HGP)。该计划旨在完成人类基因组完整测序,由美国国立卫生研究院(NIH)协调,是当时生物学领域极具雄心的跨国项目。1992年,因反对NIH为脑特异性cDNA序列申请专利沃森辞去负责人职务,因为他认为人类基因是自然法则,不应私有垄断。离任前,他已推动各国伙伴达成共识,测序发现每日公开、免费共享,以此从根源上遏制将人类基因私有化、商业化的企图。

2003年,恰逢DNA双螺旋结构发现50周年这一具有里程碑意义的时间节点,美、英、法、德、日、中六国科学家宣布人类基因组序列图绘制完成。这一成果解码了人类全套遗传“指令手册”,为理解生命机制、解析疾病根源、推动精准医疗等领域的突破奠定了基础,成为分子生物学发展史上又一座不朽的丰碑。

2007年5月31日,耄耋之年的沃森做出了一项震惊学界的决定,他成为全球第二位公开自身完整个人基因组的人。这份包含全部碱基序列的基因组数据,毫无保留地向公众开放,打破了基因信息私有化的常规认知。沃森在公开数据时表示,此举的核心初衷是“推动精准医疗时代的到来”,让基因信息真正服务于疾病风险的早期辨识与精准预防,为医生依据个体基因特征量身打造治疗方案提供实证参考,最终助力人类摆脱疾病困扰,让基因组研究的成果惠及更多人。

摩纳哥(2003):发现DNA双螺旋结构50周年,票图为DNA双螺旋模型和在此基础上发展起来的基因检测技术。

除了那些家喻户晓的杰出科研成就,沃森的一生始终伴随着难以回避的巨大争议,其中最受诟病的便是对精通X射线衍射技术的女物理化学家富兰克林的贡献的忽视与不当评价。1968年,沃森出版自传体著作《双螺旋》,书中不仅对富兰克林在DNA双螺旋结构发现中的关键作用轻描淡写、一笔带过,更使用了不少被学界和公众普遍认为带有性别歧视色彩的表述,严重弱化了这位女科学家的学术价值。而历史真相是,富兰克林正是关键的“照片51号”DNA 晶体衍射图的拍摄者。这幅图像以清晰的衍射纹路,直接为DNA双螺旋结构提供了核心的视觉证据,直接促成了《核酸的分子结构:脱氧核糖核酸的结构》一文的发表。这篇划时代的论文尽管提及受到富兰克林等人研究的启发,但未详细说明她的价值,也未正式向她致谢,完全忽略了她的核心贡献。在此之前,威尔金斯曾多次尝试拍摄类似图像,却始终未能获得如此清晰、有说服力的结果。在富兰克林毫不知情、也未征得她的同意的情况下,威尔金斯擅自将这幅极具突破性的图像分享给了沃森和克里克,为两人搭建双螺旋模型提供了决定性的启发,成为破解DNA结构谜题的重要推手,而富兰克林的贡献却被掩盖。1958 年,年仅38岁的富兰克林因卵巢癌不幸病逝,未能等到自己的科研价值被学界充分认可的那天。

瑞典(1989):1962年诺贝尔生理学或医学奖的伟大成果,票图上有富兰克林拍摄的DNA晶体衍射图、DNA双螺旋结构模型和三位诺奖获得者名字

对沃森而言,真正撼动其根基的“声誉危机”,远比学术争议更为猛烈。他多年来屡次公开发表性别歧视、种族偏见、智商歧视及针对超重人群的不当言论,暗示性欲与肤色相关,提出“愚蠢是一种疾病”并主张为“最底层10%极度愚蠢者”提供“治疗”,还称不会雇用超重求职者。这些言论违背人道主义与社会公平,与顶尖科学家形象反差强烈,让他遭到道德批判,多家学术机构也与其划清界限。

2014年,一则消息震惊全球学界,沃森以410万美元公开拍卖了自己的诺贝尔奖奖章。这枚象征科学至高荣誉的奖章,被他亲手剥离出人生履历,引发全球学界的震惊与猜测。他称因争议言论遭解雇、商业合作终止,除了微薄的学术收入外,已无其他稳定经济来源,拍卖是为维持生计。但外界另有猜测,认为这并非单纯的经济困境所致,而是他对科学界的无声反抗。

沃森逝世后,《自然》发布的讣告中收录了冷泉港实验室所长布鲁斯・斯蒂尔曼(Bruce Stillman)的评价。他称沃森并非种族主义者,依据是沃森上世纪末牵头推动人类基因组测序的伦理、法律与社会影响研究,关注基因技术公平正义,且20世纪50年代在哈佛大学主动培养女性科学家,打破了学界对女性研究者的隐性壁垒。这一评价与外界争议形成对比,展现了沃森的复杂多面性。

吉布提(2016):1962年诺贝尔生理学或医学奖获得者沃森,票图为沃森半身像、DNA双螺旋结构和诺贝尔生理学或医学奖奖章的背面图案。这位伟大的分子生物学家,他的成就与偏见、贡献与争议,共同构成了其难以简单定义的人生轨迹。

作者简介

作者简介: 王平,南京医科大学医学史研究中心客座教授,中华医学集邮研究会副会长。

编辑、审核:夏媛媛