如果你不知道James Watson，总该知道DNA吧？就算不知道DNA, 基因该听说过吧？如果没有，打住，你不用再往下读了。你就是和我一样，是属于Jim说的人群里面那10％的最愚蠢的人。他说了，愚蠢是一种病，是应该去治的。治好了再往下看。

说白了吧，基因的物理化学本质就是DNA，而Jim就是确定DNA的分子结构的最关键的两三个人之一。

James Dewey Watson 1928年4月6日出生于美国芝加哥。和他父亲一样，Jim自小就喜欢观察鸟类。因此，他15岁上芝加哥大学的时候选的专业就是鸟类学。我在上一篇《薛定谔的猫和埃弗雷特的多世界理论》里提到理论物理学家薛定谔写过一本叫《生命是什么》的小书，影响了整整一代生物学家。Jim就是受了这本书的影响才把自己的专业有鸟类学改为遗传性。

这才后来后面的故事。

上世纪50年代初期， 孟德尔遗传学早已经深入人心。 在哥伦比亚大学的摩尔根(Thomas Hunt Morgan)等人的领导下，决定遗传性状的基本单位－－基因已经被定位在染色体上。染色体上有两种生物大分子，蛋白质和DNA。蛋白质由20种氨基酸构成，而DNA只由4种不同的核苷构成。鉴于遗传的复杂性，当时多数人认为蛋白质更有可能是遗传物质。一直到1952年, Alfred Hershey 和Martha Chase通过噬菌体实验，才确立DNA作为遗传物质的地位。

得稍微详细说一下这个得1969年诺贝尔奖的Hershey-Chase实验。

噬菌体是细菌的病毒。构成很简单，就是一层蛋白质裹着一团DNA。它吸附在细菌表明以后，向细菌注入遗传物质。这些遗传物质在细菌里面大量复制出更多的噬菌体，最终导致被感染的细菌的裂解。很显然，只要确定是蛋白质还是DNA在感染的时候进入细菌里面，就知道它们中哪个是遗传物质。

当时已经知道磷原子以磷酸腺苷的形式存在于DNA中，而蛋白质分子里的蛋氨酸和半苷氨酸含有硫。因此，用放射性磷或硫就能特异性地分别标记噬菌体中的DNA和蛋白质。他们设计两组试验，第一组用放射性磷标记的噬菌体感染细菌；第二组用放射性硫标记的噬菌体感染细菌。结果发现第一组里面的放射性物质进入细菌里面，而第二组里面放射性物质留在细菌外面，说明进入细菌里面的是DNA而不是蛋白质。也就是说，DNA才是遗传物质。

1947年，Watson从芝加哥大学获动物学学士学位以后，到印地安那大学师从诺贝尔奖得主Salvador Luria研究用X－射线灭活噬菌体。1950年得到博士学位后，去哥本哈根做博士后。这期间，在意大利的一次会议上巧遇伦敦国王学院的Maurice Wilkins，从Wilkins那里听到他的同事Rosalind FranklinDNA分子X-射线衍射的最新结果。碰巧1951年Linus Pauling发表了他用X-射线衍射测定的蛋白质分子的α螺旋结构，Watson因而坚信用X-射线衍射测定DNA结构是可行的。巧的是，那年夏天，他的前导师Salvador Luria给他联系好了在剑桥大学卡文笛许实验室的一个博士后课题。在那里，他和同一办公室的35岁的研究生Francis Crick成了志同道合的朋友。Crick的专长是X-射线衍射的数学理论。这样在英国，他们俩就和Maurice Wilkins结成了研究DNA结构的三人帮，经常在康桥的柔波上讨论有关DNA的问题。

这Maurice Wilkins也是个大嘴巴，把Rosalind Franklin的最新X-射线衍射结果一五一十地倒给了上面两位，而对这些 Franklin本人毫不知情。1951年秋天Watson听了Franklin的一个报告，得知她已确定DNA具有某种螺旋状的结构。回去以后和Crick匆匆忙忙构建了一个DNA模型，可惜错误地把磷酸骨架放在结构的里面，而Franklin的结果表明磷酸基团几乎肯定是在DNA分子外面的。

三方面的运气在很大程度上成就了Watson。一是认识Francis Crick和Maurice Wilkins, 二是1952年Erwin Chargaff 来英国演讲，让哥俩对核苷酸的生物化学有更深的了解。Chargaff 的实验结果表明DNA分子里有四类碱基－－腺嘌呤(A)，鸟嘌呤(G)，胸腺嘧啶(T)和胞嘧啶(C)。在一个DNA分子里面，Ａ和Ｔ含量相同，Ｇ和C含量相同，提示A和Ｔ是配对的，而Ｇ和Ｃ是配对的，就象一夫一妻制那样。三是由于那时McCarthy等反共狂人对进步科学家的迫害，结构生物学泰斗Linus Pauling对英伦的访问未能成行，因而无从看到国王学院的DNA分子X-射线衍射结果。如果看到那些结果，在它们的启发之下，Linus Pauling可能会很快解出DNA结构，再得一个诺贝尔奖（他一生得了两个诺贝尔奖，一个是由于发现血红蛋白的结构，另一个是和平奖，表彰他在禁止核武器方面的努力）。

1953年2月21日是个特别的日子，不光对Jim本人，对全世界都如此。那一天，迫不及待的Jim用浆糊和纸板做了一些碱基模型，然后在办公桌上移来移去，翻来覆去摆弄它们，看它们怎么能最合理地拼在一起。忽然意识到，Ｇ和Ｃ之间，以及Ａ和Ｔ之间，能通过氢键互相配对。由此延伸，DNA应是反向平行双螺旋结构。配对的碱基在里面，而磷酸集团在外面。这样的结构解释了之前关于遗传物质的所有实验结果。他们关于DNA双螺旋的文章发表在1953年4月25日的Nature杂志上。

Watson, Crick 和Wilkins分享1962年的诺贝尔生理学和医学奖。

后记

公平地说，Rosalind Franklin的DNA分子的X-射线衍射，对最终确定DNA的精确分子结构功不可没。她亲口告诉他们磷酸基团一定是位于DNA分子外面。可惜她死得早，不能和上述三人分享诺贝尔奖。 Watson, Crick虽然是通过合法途径得知她尚未发表的结果，不少人还是认为他们在文章发表时和以后的做法还是对Franklin不厚道。他们没有很充分地说明Franklin的工作对他们的发现的重要性，也没把她列为共同作者。而且在他的畅销书The Double Helix里，Watson对Franklin还有相当负面的描述。