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不知道，我在房里整天能看到自己的嘴里呼出来的热气。”就是在这样冻得
连笔都握不住的房间里，沃森常常是独自面对那毫无热气的小炉子，苦思冥
想着DNA的结构问题。
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那时卡文迪许实验室的大门每天晚上10点钟就要关闭，为了能够留在实
验室里工作得晚一点，沃森专门借了一把大门的钥匙。一个6月的晚上，他
回去打开X光摄影机，开始冲洗一张刚从25度角拍摄的片子。当他把那张湿
淋淋的片子凑到灯前一看，马上发觉自己成功了，螺旋形的线条看得清清楚
楚。第二天一大早，沃森便焦急地等待着克里克的到来。当克里克拿起片子
看了不到10秒钟，就立刻表示完全同意沃森的看法。
断定了DNA的结构是一个螺旋体以后，紧接着需要解决的问题是，这个
螺旋体究竟是由单链或是双链、四链，还是三链构成的呢？为了解决这个问
题，他们经历了一段艰苦的历程。
根据当时的材料，他们有充足的理由否定了DNA分子的单链和四链的螺
旋结构。但他们需要根据有力的事实作出是双链还是三链的判断。
他们很快建立起了一个三链结构的模型，并自信这个模型的螺旋结构的
参数都是符合DNA的X射线材料所反映的事实的。欣喜之余，他们立即向皇
家学院X射线衍射小组报告了DNA模型的建立。第二天，以威尔金斯为首的
一批科学家对模型进行了验证和核实，发现他们对实验数据理解错了，由此
否定了他们建立的第一个三链模型。
以后，他们暂时停止了直接建立DNA模型的研究工作。沃森从事烟草花
叶病毒的研究，目的是搞清楚烟草花叶病毒的感染力的有效成分RNA，这也
许会对DNA结构提供有效的线索。克里克仍从事蛋白质的研究工作。不久，
他们得知鲍林在美国制作了一个三链螺旋的DNA结构模型。沃森和克里克马
上感到那个三链螺旋结构在某些方面并不完全正确。他们就一起着手对这个
问题进行了研究。不久，他们终于找到了这位著名化学家在自己的结构模型
里所犯的错误。
由此，他俩得到了鼓舞，虽然第一个模型失败了，他们的工作还是处于
领先的地位。他们又以满腔的热情、坚强的毅力重新从事模型的建立工作。
威尔金斯和富兰克林在模型的建立工作上给了沃森和克里克很大的帮
助，甚至他们之间的意见分歧也都是十分有益的。要是没有这两个人在X光
摄片方面做了大量的工作，沃森和克里克是无论如何也不可能创造出DNA模
型的。
不久，富兰克林拍摄了一张DNA纤维B型照片，这张片子给了沃森和克
里克最盼望的东西。当沃森看到这张片子时激动得话也说不出来了，他的心
怦怦直跳，因为从这张片子上完全可以断定DNA的结构是一个螺旋体。所不
清楚的只有一个问题，这个螺旋体到底是只有一个螺旋呢，还是像鲍林所做
的那种三螺旋体？这个问题在沃森的脑子里翻来复去。
剑桥是一个交通拥挤的城市，要想开着汽车进城是很困难的，所以几乎
每个人都骑自行车。沃森和克里克当时也都买不起汽车。当沃森骑着自行车
回到学校，进后门的时候，他已打定了主意要亲自制作一个双链模型。沃森
想，在自然界，一切最主要的事物如机体内部的各种器官，甚至细胞内的染
色体都是成双成对的，估计DNA分子也是一种双链结构，这种想法克里克也
一定会同意的。
第二天是星期六，沃森一大早就匆匆赶到实验室。当克里克来到实验室
时，他发现沃森的情绪非常激动。沃森立即把自己的想法告诉了他。开始克
里克觉得这位老朋友是在同他开玩笑，但是当他认真听完沃森的解释之后，
便也和沃森一样兴奋起来。他们立即投入了工作。他们把富兰克林那张绝妙
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的X光照片作为向导，动手制作模型。
整整一个星期，两个人的注意力全部集中在DNA上，甚至连看电影的时
候沃森也总是想着那神秘莫测的分子结构。这个分子结构里有糖和磷酸盐，
先是糖，后是磷酸盐，像链一样。其次是四种碱基——这是四种名字非常复
杂的化学物质，被分别简称为A、G、C、T。现在发生了一个问题，这四种碱
基的形状都彼此不同，这就使得制作模型的工作变得相当困难。于是，他们
便去请机械厂加工一些A、G、C、T的金属模型。由于机械厂没有立即答复，
于是他们两人便想尽办法用纸和铁丝制作模型。
他们第一次在纸上画的图样没有画好。虽然他们时时在惦记着美国的鲍
林在同他们竞赛，可是他们几次动手却以失败告终。除了到街对面的伊尔酒
店去吃点东西以外，他们始终在实验室以及克里克的小屋子里工作着。但是，
看来在机械厂把加工的金属模型送来以前，用铁丝把模型做起来是没有希望
了。
最后还是机械厂加工的模型解决了问题。模型一到，沃森只花了1个小
时就把原子按照X光照片上所示的格式和科学规律排好了位置。螺旋体是向
右旋转的，它有着向相反方向延伸的糖和磷酸盐双链。
我们不妨想象一下，许多现代化的建筑为了节省空间都有一个螺旋形的
楼梯。楼梯的支撑就是糖和磷酸盐形成的链——糖—磷酸盐—糖—磷酸盐—
糖—磷酸盐……好像一节一节的链一样。然后给它配上碱基，好像给楼梯装
上梯级一样。在制作模型的过程中，沃森和克里克发现，他们无法把碱基放
到模型中他们任意选择的位置上，这些碱基不得不用一种特殊的方式连在一
起。
每一个梯级必须由两个碱基组成。问题在于有一部分的“半梯级”是长
的，而另外一部分“半梯级”是短的。如果把这两个“长”的半梯级连接起
来，那么做出来的梯级就太宽，不适合这个楼梯扶手的两个链之间的空间。
在另一头，如果把两个“短”的连接在一起，其结果是梯级又太狭窄，同样
无法布满两个扶手之间的空间。可是天然形成的结构从来总是十分合理而完
善的。沃森和克里克发现，设计其实也很简单，不管哪个链上的一个“短”
碱基总是和另一个链上的“长”碱基连接，那样，每一个梯级之间的长度和
宽度都彼此完全相等了。所以A（“长”的）必须和T（“短”的）连接，G
（“长”的）必须和C（“短”的）连接，这样便能做成一个结构很牢固很
平衡的螺旋体。
他俩意识到只能由一个人来自如地调整模型。当沃森把一切都调整完
毕，让开身子请克里克过来进行检查时，一连15分钟克里克没有发现一点毛
病。但是好几次，当沃森看到他脸上那怀疑的表情，心不禁怦怦直跳起来。
但每一次，克里克的脸上终于又露出满意的神情，接着朝下看去。
当劳伦斯·布拉格爵士看到这个模型时，激动得和克里克、沃森毫无两
样。后来威尔金斯来看了以后也非常高兴。威尔金斯和富兰克林回到实验室
以后，把这个模型和他们拍摄的X光照片进行比较，结果发现X光照片和模
型完全符合。
不久，这四位科学家便打算公布他们的发现了。没等到消息正式发表，
鲍林已经得悉剑桥大学这两位科学家取得了成功。这位著名的化学家听说这
个问题终于解决，感到由衷的高兴。他立即表示接受双螺旋的观点，并承认
自己的结构是错误的。鲍林的行动同样表明了这位科学家是位了不起的人。
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1953年4月25日，由四位科学家共同撰写的一篇仅仅只有900字的重
要文章，发表在《自然》杂志上。文章的第一句是这样说的：“关于脱氧核
糖核酸盐类（DNA）的结构，我们想提出一个建议。”他们就用这样谦虚的方
式向世界宣布了他们已经揭开了生命的最大秘密之一。
1962年，沃森、克里克及威尔金斯由于成功地建立了DNA双螺旋结构模
型而同获诺贝尔奖金。而英国著名女科学家富兰克林却没有得到这样的荣
誉。然而人们在1953年4月25日的《自然》杂志上却看到了富兰克林的一
篇对DNA双螺旋模型热情洋溢的支持性文章。她高尚的科学道德受到后人的
赞扬。
如果我们给这个DNA双螺旋结构的“楼梯”的“梯级”都标上不同的颜
色，能够有助于我们理解，这四种不同颜色的“梯级”的不同次序的排列或
许就是一切生物之所以有如此惊人差异的原因。
在一个DNA很长的分子里，大概有1万个“梯级”。在一个人体细胞里
的46个染色体内或许有46万个排列不同的“梯级”，而一个人体的细胞总
数大约为一千亿个以上。这些“梯级”排列顺序的不同，决定了生物之间惊
人的差异，就好像千歌万曲也仅仅是只用了8个或12个音符谱成，而英语里
千千万万个单词也只不过由26个字母组成是一样的道理。
所以我们完全有根据说，在DNA螺旋体内，四种“梯级”不同的排列方
式使一株花、一只蝴蝶或一个婴儿产生了他们各自所有的一切复杂部分。也
正由于这四种“梯级”不同的排列方式，决定了全世界50多亿人口中找不到
两个完全一模一样的人。
然而DNA并不只是传递信息而已，这种模型的令人惊异之处还在于它能
够精确地自我模拟，科学家们都管它叫“自我复制”。沃森和克里克接着证
明了自我复制首先是DNA螺旋体自我松开，然后是两个链散开来。现在对于
科学家来说，一个很大的考验就是能否制造 DNA，如果做到了这一点，一切
问题便迎刃而解了。说不定有一天，我们能够利用人体细胞里的DNA来“培
育”出一只新的手、一条新的腿或一个新的胃，用于医学上的移植呢！
沃森和克里克发现了DNA分子模型，加深了人们对生命本质的认识，同
时也标志着在遗传物质的认识史上出现了一个新阶段。生物史学家艾伦是这
样评论他们的成就的：“沃森、克里克的功绩在于将信息、结构与生物化学
揉在一起研究遗传的问题。这个认识对于获得遗传的精细结构，直到每个键
角和不同原子及原子群之间的距离都是本质的。”
在生物学史上，一般把1953年沃森、克里克建成的DNA分子双螺旋结构
模型看作为分子生物学的开端。科学发展的实践也证明，他们这一创造性的
发现大大地促进了生物科学在分子水平上的研究，使生物学的面貌焕然一
新。这个模型也成为20世纪生物科学的最重要发现。
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基因结构的惊人复杂性
——罗伯茨、夏普发现隔裂基因
美国纽约长岛北岸的冷泉港是一处避暑胜地。每年夏季，来自全美各地
以及相当一部分来自世界各地的生物学家会聚集于此，把夏日休假的愉快闲
适和促进科学的交流讨论结合起来。从 1933年起，一年一度的冷泉港定量生
物学讨论会更吸引了全世界生物学家乃至全世界科学家的注意。比德尔的“一
基因一酶”假说、沃森和克里克的DNA双螺旋结构模型、麦克林托克的“可
移动遗传因子”等等，其正式研究论文都是首先在冷泉港定量生物学讨论会
上报告的，从而极大地推动了生命科学的发展，并获得诺贝尔奖。
1977年的冷泉港定量生物学讨论会又开始了。当时与会者虽然都想到会
议可能会传出惊人的消息，但当他们听到两项关于腺病毒2基因组的研究报
告后，仍然个个目瞪口呆。这两项报告分别是由罗伯茨领导的研究小组和夏
普领导的研究小组提出的。
这两个研究小组发现了什么？为什么它会出乎所有人的意料之外？
原来，分子生物学发展到70年代末，关于DNA通过转录把遗传信息传递
至mRNA，然后按照遗传密码翻译成蛋白质，从而决定代谢、性状等这样的基
因表达途径早已弄清。基因的转录产物，即mRNA分子，从5′端到3′端是
个连续不断的分子，当然是从DNA上相应的一段连续不断的序列转录下来
的。这似乎成了天经地义的事，从来没有任何人对此有任何怀疑。1976年测
定了大肠杆菌MS2噬菌体（一种RNA噬菌体）的全核苷酸序列，1977年测定
了大肠杆菌ΦΧ174噬菌体（一种DNA噬菌体）的全核苷酸序列，同时也确
定了这2种噬菌体各个基因在核酸分子上的起讫点，发现在基因和基因之间
是可能有不编码的间隔区的，但是，基因内部是不是也有间隔区，是任何人
想都不会去想的问题。
罗伯茨小组和夏普小组选择的研究对象都是腺病毒2。这是一种感染人
呼吸系统细胞的病毒。当时人们对病毒感染真核细胞的过程已经基本弄清。
像腺病毒2这类DNA病毒感染真核细胞后，在病毒DNA复制之前，已经有mRNA
的转录，这部分转录产物称为早期mRNA；在病毒DNA复制之后的转录产物则
称为晚期mRNA。罗伯茨小组的工作是先用特定的限制性核酸内切酶把腺病毒
2基因组DNA切割成一定长度和一定序列的“限制性片段”，然后以早期mRNA
和晚期mRNA分别同这些限制性片段作DNA…RNA分子杂交，以此来测定各个
mRNA分子也就是各个基因在病毒DNA上的起讫点。出乎他们意料的是腺病毒
2的晚期mRNA其5′端竟与两个不相邻的限制性片段都能杂交。这就是说，
腺病毒2晚期基因的转录产物即晚期mRNA，从5′端到3′端是个连续不断
的分子，却是从DNA上不相连续的片段转录下来的。
换句话说，基因内部也有间隔区，基因的编码序列是被不编码的间插序
列隔成一段一段的。夏普小组的研究报告与此类似。后来把具有这种结构特
色的基因称为隔裂基因。一段DNA片段所构成的一个基因竟是被隔成一段一
段的，这太出乎所有人的意料之外了，但却是事实。罗伯茨小组和夏普小组
正是出于尊重事实，把他们的研究结果一五一十地在冷泉港讨论会上作了报
告，一下子震惊了整个冷泉港，震惊了全世界。
参加冷泉港定量生物学讨论会的生物学家们立即联想到，病毒感染真核
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细胞后，其基本的生命过程即病毒基因组的复制、转录、翻译所用的酶系都
是利用宿主细胞即真核细胞的酶系，那么，既然病毒的基因是隔裂基因，真
核基因会不会也是隔裂基因呢？
冷泉港的冲击波促使法国斯特拉斯堡的全国科学研究中心真核生物分子
遗传学研究室主任、著名的香邦教授和正在该研究室从事博士后研究工作的
布雷思纳克重新考虑他们早先的一项实验。那是一项关于鸡的卵清蛋白基因
的实验。他们的本意是想探查为什么鸡的输卵管细胞在鸡产卵时卵清蛋白基
因能大量表达而鸡的红血球细胞在任何时候都不表达该基因。他们采用的方
法也是先分离到鸡卵清蛋白的mRNA，然后通过逆转录酶制备成cDNA，已知该
cDNA中没有限制性核酸内切酶EcoRⅠ和HindⅢ的切割位点，也就是说，按
常理推断，与该cDNA对应的鸡卵清蛋白基因整个儿在1个EcoRⅠ或1个Hind
Ⅲ的限制性片段之内。用该cDNA与经过EcoRⅠ或HindⅢ切割过的鸡输卵管
细胞或鸡红血球细胞DNA作分子杂交时，都只能出现1个杂交片段。但他们
却意外地观察到并不止一个杂交片段。他们无法解释这一结果，便如实地在
1977年春欧洲分子生物学组织的学术会议上作了报告。与会者也都无法解释
这一结果，大多数人认为这是他们在实验操作中造成的人为假象。当年夏季
的冷泉港冲击波传到欧洲后，使他们坚信他们关于卵清蛋白基因的研究结果
决不是实验操作中有什么差错，激励他们把原有的实验更精致地进行下去。
很快他们就查清鸡的卵清蛋白基因被隔裂成8段。真核基因果然也是隔裂基
因。
1977年下半年到1978年初，其他一些实验室也接连报告了一批真�