一位研究分子生物学的奠基人与美国分子生物学的重要倡导者,詹姆士 · 迪威 · 沃生(James Dewey Watson),在指挥现代科学最为惊人的工程35年多的时间里,以他的科学天才,完全合乎伦理标准的品行以及闯劲,给同伴与外行们留下了深刻的印象。尽管他最初在20岁出头时曾想当一名鸟类学家,但却把精力投入到解释脱氧核糖核酸(DNA)结构的工作上,他和其他一些科学家认为:在所有细胞中发现的这种分子恰恰是“生命物质”,正是决定所有生命形式的遗传材料。1953年,在经过一年多的调查之后,沃生关于所有分子结构的最为重要的预言,同他前面所说的完全一样。由于这一项发现,沃生同与他一起搞研究的英国科学家弗朗西斯 · 克里克(Francis. H. C. Krick)和毛里斯 · H · F · 威尔金斯(Maurice H · F · Wilkins)共同获得了1962年的生理学与医学诺贝尔奖。

詹姆士 · 迪威 · 沃生于1928年4月6日出生在芝加哥南部,他父亲是一位酷爱读书和热心的鸟类观察家,老沃生家传给他儿子的是热爱大自然,使得这个少年在早期便立志当一名禽学专家。他的母亲,同样对他儿子的智力发展具有很大影响,经常同他一起争论环境与影响人类发展的遗传因子之类的问题。

但是,詹姆士 · 迪威 · 沃生却是一位早慧的儿童,他几乎不需要父母的激励。跟父亲一样,他喜欢看书,在很小的时候就能达到每分钟阅读500个单词,他在儿童智力竞赛中曾获得成功。15岁,他中学毕业。大约在同一时间,他也更加坚信知识分子诚实的重要性,哪怕有冒犯某人的危险。

1943年,沃生靠着奖学金上了芝加哥大学。在1947年获得动物学理学士学位的时候,他考上了印第安那大学,攻读禽学研究生学业,也是靠奖学金。他的导师萨尔瓦多 · 鲁里亚(Salvador Luria),—位荣获诺贝尔奖的微生物学家,曾协助调查过从一代噬菌体向另一代的特性传递。受他的影响,沃生对继承,即遗传学的研究产生了兴趣。通过鲁里亚的影响,沃生很快认识到:要弄明白如何继承特性,就意味着要去搞清基因如何既是物理的又是化学的发挥其功能。尽管在那个时候,人们普遍认为:基因是蛋白质的某种特殊形式,少数科学家,其中萨尔瓦多 · 鲁里亚则认识到:实际上,它们是由脱氧核糖核酸,即DNA组成的。因此,鲁里亚安排他的门徒同丹麦有机化学家赫曼 · 卡尔卡(Herman Kalckar)共同研究。沃生在1950年完成他的博士学位之后,以国家研究基金会研究员的身份去哥本哈根大学研究DNA的生物化学。

尽管沃生对卡尔卡的工作兴趣不大(这位丹麦人并没有专门从事DNA结构的调查工作),然而,沃生还是由于作为他的伙伴而得益匪浅。沃生在1的1年春参加意大利那不勒斯的一个科学会议时,英国生物物理学家毛里斯 · 威尔金斯送来一帧照片(利用X射线衍射技术摄制的),显示出在一定条件下结为晶体的DNA。“突然间,我对化学非常激动。”沃生在《双螺旋》一书中谈论他对DNA结构的发现时写道:“在同毛里斯谈话以前,我一直担心基因可能是不规则得很神秘。但是现在,我知道了:基因能够结晶,它可以用一种直接方式来搞清楚。”

由于他陷入了新发现的冲动之中,沃生在1951年秋天进入了剑桥大学卡文迪什实验室工作。在那里,用他自己的话说:“我立刻发现了同弗朗西斯 · 克里克谈话的乐趣:一位物理学家竟然变成了生物学家,正如他的幸运一样,他也‘知道DNA比蛋白质更加重要’”

尽管沃生和克里克两人都被认为是在研究蛋白质,两人却都认为:发现DNA结构该是十拿九稳的。沃生尤其在他先前阐述过的原则指导下,建立起他的理论,如同他在《双螺旋》一书中所提出的那样,分子的形状应该是“既简单又完美”。他写道:“先是担心复杂,然后才能发现答案竟然简单得很。”在这方面,他熟悉林纳斯 · 鲍林(Linus Pauling)的研究,这是一位辉煌的美国化学家,很有帮助。因为鲍林早年曾解释过许多重要的生物蛋白的结构,而不是简单地观看X照片,也就是说,仅仅依靠数学原理。除了利用实验数据之外,他还试图通过试验,不怕失败,来建造与已知蛋白质化学性质相一致的三维分子模型。“我们从而可以看出,我们不应当用同样的方法来解释DNA”。沃生在《双螺旋》一书中回忆道:“我们所必须做的就是建造一组分子模型,开始表演一靠运气,这种结构可能是一种螺旋”。

毛里斯 · 威尔金斯及其同伴——罗萨琳 · 富兰克林(Rosalind Franklin)准备的X射线衍射照片强有力地提出了这种DNA是螺旋形的概念。因为人们也知道:DNA是由四个不同的但在化学特性上相关联的叫做核苷酸的“建筑块”组成的一每个块又是由相同的磷酸盐和糖分子,还有四分之一个不同的含氮基组成的——而且因为内核甘酸键被认为处在糖和磷酸成分之间,沃生和克里克提出:分子的主干包括一个磷酸糖键,这个键按着规则的间隔环绕着一个中央轴,这些基必须离开这个主干。又根据对X射线衍射的研究,该小组得出结论:主干实际上是由2个,3个,甚至可能是4个多核苷酸键组成的。从根本上说,需要解决的问题就是:与磷酸糖主干相关的含氮基的适当立体化学构型;构成分子主干的键的精确数字;以及将多核苷酸链控制在一起的键合种类。

1951年冬,沃生和克里克做了探索全部可能证据的第一次尝试。他们利用分子模型造了一个有三个链的螺旋,即三链螺旋,其磷酸糖链在分子中央,但他们很快发现,他们的模型与罗萨琳 · 富兰克林最近的X射线衍射照片不一致。因为某些涉及人为因素产生的不和睦以及他们之间逐步升级的紧张关系,卡文迪什的主任劳伦斯 · 布拉格(Sir Lawrence Bragg)爵士要求:沃生和克里克将DNA的难题无限期地留给威尔金斯和富兰克林,卡文迪什小组遵命正式提出请求,但是当一年以后沃生得知林纳斯 · 鲍林正在急急进行解决DNA之谜时,再也忍耐不住亲自发现其结构的挑战。

正如他在《双螺旋》一书所说的那样,当沃生得知在解释生物学分子结构这个最为重要的领域,林纳斯 · 鲍林很可能要击败他和克里克时,几乎像着了魔似地整天都在捉摸结构的可能性。在沃生根据克里克的建议做了一个分子外面带有糖磷酸主干的合理的立体的化学双螺旋构型之后,他的工作更变得紧张起来,因为这些基的空间构型仍然全都有待解决。“我认为,即使在良好的胶片上,忽略这些基也几乎是不可能的。”他在《双螺旋》一书中写道。

由于等待该大学的机械师完成这些基的金属模型等得不耐烦,1953年二月末的一天,沃生决定自己用纸板制造这些基的代表物。第二天早晨,他闪过一个念头。“我突然间明白了:由两个氢键控制在一起的腺嘌呤 - 胸腺嘧啶对跟至少由两个氢键控制在一起的鸟嘌呤 - 胞嘧啶对在外形上相一致。”他在《双螺旋》一书中写道,指的是含氮基的特殊构形。“所有的氢键好像都是自然形成的;不需要编造假话来制造两种外形一致的基对。”3月7日,沃生和克里克完成了他们的DNA模型,“所有分子的最为重要的东西。”就像沃生现在所说的那样,这一发现打开了通往现在叫做分子生物学研究的闸门。

通过以后几个月的研究,沃生和克里克发表了许多描述他们发现的论文,以及表明DNA活动的模型的含义。沃生 - 克里克模型最为激动人心的方面是它指出了复制DNA的一种方式,被认为是细胞的基本构成部分,也是生殖细胞的重要构成部分。在1953年6月的英国科学杂志《自然》上刊载的一篇论文中,该小组提出,在复制之前,螺旋的两条链未缠绕,像拉开的拉链一样开放着,从而螺旋的每条链都让第二个链的辅助结构对着它,所以产生了两个相同的分子。

随着DNA结构的这一具有历史意义的发现,克里克留在了剑桥,而沃生作为一名高级研究员加入了加里福尼亚技术研究所的工作人员的行列。在克里克重新加入卡文迪什一年以后,1956年沃生成了哈佛大学的一名助教,在5年的时间里,他升任正教授在这一岗位上直到1976年。沃生在哈佛的那些岁月里,也和他的同伴瓦尔特 · 吉伯尔特(Walter Giberter)共同领导着该大学的生物实验室;两人都由于为这个国家最多产的实验室之一做出了贡献而获得信誉。沃生还腾出时间写了《细胞生物学》一书,这是一本广为流行的,具有影响的教科书,从1965年初版以来又再版过多次。

大约在同一时期,沃生还完成了成为《双螺旋》一书的手稿。完全不是仅仅枯燥地、拘谨地描述导致发现DNA结构的描写,《双螺旋》坦诚而详实地描述了有关人员的品质,与所涉及的人员间的关系,以及这些因素怎样既促进也妨碍着科学的进步。这部著作于1968年出版达到了23,000册。

从1968年以来,在他担任不发薪水的长岛“冷泉港”计量生物学实验室的兼职主任时,沃生也显示出他作为一名管理人员的杰出才能。在诏世纪末建立的作为按照博物学家杰尔斯 · 达尔文所提出的理论观察自然环境中生物体进化的实验,到20世纪中期,已经变成了一座居于领先地位的研究基地。1976年,在剑桥与长岛间往返穿梭了8个年头之后——沃生重新签署了离开哈佛把全部时间投入该实验室的协议。

沃生在该实验室的科学成就也并非不令人激动。在他到职后不久,他就提出要把这里的设施变成癌症研究的领先中心,尽管事实上当时许多科学家都认为这种疾病太复杂而无法克服。“他并不害怕干活,”一位助手对要为《生活》杂志撰文的威尔 · 布赖德伯里说,“他在此要做的就是投入一个全新的领域,肿瘤细菌领域,猜想:这里就是答案之所在,并将产生爆炸性新闻。其它一些人会花费6个月到一年时间同这个人和哪个人去争论,到头来才决定:看起来,一切都太难了。”尽管对癌症的治疗仍然难以捉摸,这个实验室的科学家们在了解这种令人恐惧的疾病方面都取得了重要的进步。例如,在1981年,“冷泉港”实验室的研究人员们便跻身于首批隔离致癌基因的人员之中,任何这一类基因都与健康细胞变为致癌细胞的转变有关。4年以后,首次用专门合成的抗体来治疗,在体外制止了癌细胞于非控制条件下的增长。在遗传学、分子生物学、神经生物学及微生物学领域中也取得了重要进展。

在他生涯中的许多重要转折点,沃生都扮演着医学伦理学家的角色。例如,在70年代的前半截,沃生担任了联邦政府国家癌症研究所的顾问,他发现自己的意见与政府的许多政策都格格不入,在公开宣布他的失意之后,他批评华盛顿耗费成百万美元发给许多癌症研究中心,根据他的意见,没有必要对那些中心进行装备,以便把这些基金用到最关键的地方。他还对这种事实表示痛心:许多医生都在预料这种疾病会很快被治愈——显然是夸大事实,以讨政府欢心——而据沃生的意见,情况很可能是这样:将近需要50年的研究才可望获得突破。在70年代末,沃生也提出了重新合成DNA这个具有争议的课题,尤其是专门制备可望便于大规模生产这种有医学价值的物质(如胰岛素)的DNA分子。但根据反对派的意见,这也很可怕,将会导致细菌同那些未知的抗体产生反应。沃生在一系列发表在国家级杂志上的文章中抨击了停止对合成DNA研究投资的人,提出这种危险绝不会大于传统的研究技术所产生的后果。

1988年,当沃生开始每周用几天的时间去马里兰州的比塞斯达参加另一项科学研究时,中断了他在长岛北岸的田园诗。作为国家健康研究所人类基因组研究处的副主任1989年升任主任,沃生承担了定序(用化学方式描述)和标绘(确定位置)构成人类基因组的大约5万至10万种基因,即46种人类染色体的这种不寻常的任务。当能源部首次提出这种思想时,常常被人叫做“生物学的月球探测器”的人类原始基因组(Human. Genome Initiative)。在80年代中期便受到了大多数科学家们的怀疑。但即使在国家健康研究所介入这一工程之后,因与能源部有关联,又遭到猛烈地抨击,在很大程度上是因为它可能要消耗30亿美元以上,而有可能耗掉已经不足的本该有可能投入到传统科研项目中的基金。这项工程的反对者们还反对说:标绘全部基因不仅是昂贵的,而且也是浪费时间,因为估计有95%的基因组是由在细胞进化中不起作用8勺废物或填充料碱基对组成的。

如果长期与这一工程作对,大多数科学家——反对者与支持者们——都认为:任何人都不会像沃生承担这一职务那样认真。“我确信:他是正确的人选,就某种意义而言,只有他才能为这一工程在科学上带来最高的信誉。”—位大英医学研究会成员对为向《史密斯》杂志写文章而来采访的史蒂芬 · S · 豪尔(Stepher S. Hall)说,“吉姆实际上是一位科学界的英雄人物,就其在这一领域的整个发展而言。”的确,他在道义上对这一工程的认可已经吸引了许多批评者对其进行支持。“我认为,由于此举的成功,决定性地开创了美国的生物化学研究。”他对史蒂芬 · 豪尔解释说。“事情多得干不完,从基础科学的角度来看,取得了异乎寻常地成功。但是除了将这种帮助贡献给了艾滋病——找到细菌,进行血液化验——对于大多数人的生命还没有产生重大的影响。我认为:许多重大的疾病在我们找到其遗传基因时会认识的……不尽快去干是不道德的,不负责任的。”

有着一双“疲惫而昏昏欲睡的眼睛及蓬乱得像一团乱棉花的头发”,乍一看上去,沃生给人一种典型的不拘小节的教授模样,就是那些熟悉他的人士也一样。就像《科学》杂志的莱斯里 · 罗伯茨(Leslie Roberts)所说的那样:“他有点像个粗人,只要他一离开手稿,他的同伴们就会跟他同命运共呼吸。”不过,任何人都会同意威尔 · 布莱德伯里(Will Bradbury)对于他的性格的描写:“是一个十足的怪人。”

[Current Biography,1990年第10期]