历史编译稿：本文保留原稿的科学人物叙事。英文资料来源为Famous Scientists；具名作者及译者未能从导出稿中核实，原发表日期待核实。
2022年4月1日，《Science》杂志发布6篇论文第一次公布了人类基因组参考序列（当时尚不包括Y染色体）的完整版本，填补了20年前测序工作留下的空白，为科学家们寻找致病突变和遗传变异等线索提供了新的希望。
作为生命遗传的密码，基因存储着生命孕育、生长、凋亡的重要信息，对于基因的探索，是无数科学家们的不懈追求。
1951年，剑桥大学卡文迪许实验室，英国生物学家弗朗西斯·克里克（Francis Crick）遇到了美国科学家詹姆斯·沃森(James Watson)，他们共同对“基因到底是什么”感兴趣，并深信一旦能够解读DNA的结构，将对发现遗传的真相大有帮助。
这是一场改变人生的伟大相遇，即使面临重重困境，他们也从未放弃对DNA结构的探秘之心。
1962年，因为“发现核酸的分子结构及其对生物信息传递的重要性”，弗朗西斯·克里克被授予该年度的诺贝尔生理学或医学奖！
生命体的伟大奥秘
弗朗西斯·哈里·康普顿·克里克（Francis Harry Compton Crick）于1916年6月8日出生在英国北安普敦的一个中产阶级家庭，他是家里两个孩子中的长子。他的父亲是Harry Crick，经营着一家鞋厂，母亲是Annie Elizabeth Wilkins，曾做过护士，是一个商人的女儿。
二战后，克里克曾在英国海军部门短暂工作过一段时间，那时他突然有了一种回归科研工作的冲动，虽然他不确定自己的研究方向。
后来，克里克突然意识到，自己真正感兴趣的科研主题才是他的激情所在。而它们恰好是生物学方面的话题：
·生命的伟大奥秘：生物和非生物之间有什么区别？
·意识的伟大奥秘：人脑是如何工作的？
克里克的科学灵感部分来自于伟大的量子物理学家埃尔温·薛定谔（Erwin Schrödinger）于1944年出版的书籍《生命是什么？》。书中薛定谔告诉他的物理学家朋友们，生物大分子是未被探索的大领域。
克里克相信生命可以通过下面这个简单组合进行解释：
·由化学和物理原理生成可自我复制的分子；
·这些分子会进行自然选择。
改变命运的伟大相遇
1949年，33岁的克里克仍在攻读博士学位，这是他人生的重大转折点。
克里克对科研的热爱给马克斯·佩鲁兹（Max Perutz）留下了深刻的印象，佩鲁兹邀请他加入自己在卡文迪许实验室的研究小组。佩鲁兹当时正在尝试使用X射线衍射法来研究蛋白质的三维结构。蛋白质是生命的基础，克里克很高兴能研究它们。
时任卡文迪许实验室主任的是劳伦斯·布拉格（Lawrence Bragg），他在1912年就发现可以利用X射线衍射技术来分析得出原子的位置结构信息。
在布拉格的帮助下，佩鲁兹正试图将X射线衍射技术扩展应用到大分子（如蛋白质）的研究上。
克里克的任务是利用X射线衍射技术分析血红蛋白的结构，血红蛋白是红细胞内负责运输氧的特殊蛋白质。
克里克在加入卡文迪许实验室之前就自学过X射线衍射理论。克里克发现自己拥有一个非凡的天赋：他可以直接在头脑中处理一个个X射线衍射图案，并将它所揭示的分子形状（空间群对称性）可视化。
1951年10月，这是一次改变两人命运的相遇，35岁的物理学家弗朗西斯·克里克遇到了23岁的生物学家詹姆斯·沃森。
沃森有一个伟大的愿望：他想弄清楚DNA是如何将遗传指令从父母传递给后代的。
1951年夏天，沃森参加了一个由莫里斯·威尔金斯（Maurice Wilkins）举办的讲座，讲座上威尔金斯展示了由他的研究生雷蒙德·高斯林（Raymond Gosling）拍摄的DNA X-ray衍射图。这张图片让沃森兴奋不已，它表明：DNA肯定有一个规则、对称的结构。
沃森急切地希望寻找到一个了解X射线衍射技术的科学伙伴，以助他继续探索DNA的结构。因此，遇到弗朗西斯·克里克的他如获至宝。
这对科学伙伴开始“不务正业”，无视他们被资助的本职工作，将更多时间用于研究DNA结构。
1951年10月，沃森前往国王学院参加一个DNA座谈会，在那里他听到罗莎琳德·富兰克林（Rosalind Franklin）正在分享自己对于新发现的DNA结构（B型DNA）的X射线衍射分析。
沃森是一个X射线衍射分析领域的新手，他并没有真正理解富兰克林所说的话，也没有作任何书面记录。
这是一个可能改变科学史的关键时刻。富兰克林告诉她的听众：B型DNA有一个“面心单斜”的三维结构。但克里克当时并不在现场。
曲折的研究之旅
在加州理工学院工作期间，莱纳斯·鲍林（Linus Pauling）通过搭建分子模型发现了蛋白质的α-螺旋结构。因此，克里克告诉沃森，他们也应该搭建一个DNA的分子模型，使用这种方法可以更快地看到一个大分子的三维结构。
克里克和沃森建立了他们的DNA模型，克里克还打电话给莫里斯·威尔金斯，邀请他到剑桥来看看。于是，1951年11月，富兰克林、高斯林、威尔金斯、克里克和沃森等科学家们聚在了一起。
克里克和沃森建立的是一个DNA的三股螺旋结构模型。但是富兰克林认为：她此前分享的X射线衍射照片并没有为DNA的螺旋结构提供支撑性证据。
然后，富兰克林用自己的化学知识对克里克和沃森搭建的DNA模型进行了质疑性的攻击：模型的搭建者缺乏化学知识，从而导致了一些错误的发生。
克里克和沃森希望改进他们的模型，并邀请国王学院的研究员与他们合作研究DNA结构。但富兰克林和高斯林并不愿意，威尔金斯后来给克里克写了一封信，拒绝了正式合作。
卡文迪许实验室主任劳伦斯·布拉格要求克里克和沃森继续进行他们被官方资助的研究（克里克甚至还没有获得他的博士学位），而不是在DNA方面胡作非为！
克里克与沃森的研究陷入困境时，来自纽约哥伦比亚大学的教授埃尔文·查戈夫（Erwin Chargaff ）提出了一个关键的DNA发现。
几十年来，科学家们已经知道DNA分子中含有碱基。DNA分子中含有四种碱基：鸟嘌呤、胞嘧啶、腺嘌呤和胸腺嘧啶—它们的缩写分别是G、C、A、T。
查戈夫提出了以下两个发现：
·不同物种的DNA分子中含有的G、C、A、T的相对数量是不同的。
·所有物种的DNA分子中，G:C的比例和A:T的比例都是1:1。
了解到DNA分子中G:C的比例和A:T的比例都是1:1后，克里克有了一个想法，而这个想法似乎被查戈夫忽略了。在克里克的设想中，DNA分子中的鸟嘌呤（G）和胞嘧啶（C）是相互配对的，腺嘌呤（A）和胸腺嘧啶（T）也是如此。这种配对提示他：DNA的复制可能涉及到一种互补的（就像锁和钥匙）机制。
1953年1月，布拉格得知：加州理工学院的教授莱纳斯·鲍林提出DNA的结构应该是三股螺旋。
鲍林正在研究DNA结构的这一事实给布拉格敲响了警钟。国王学院的研究员富兰克林和威尔金斯似乎仍在堆砌数据，在解释数据方面却没有取得任何进展，这让布拉格感到很沮丧。他将希望寄托在对研究DNA结构充满狂热的克里克和沃森身上。
这是一场比赛，但并非该领域的所有人都知道这一点。罗莎琳德·富兰克林，一个有条不紊的完美主义者，决定在3月辞去国王学院的工作，长期以来她一直拒绝建立一个DNA的比例模型，现在她试探性地开始了尝试。但她并没有将自己的想法透露给同事莫里斯·威尔金斯。
与此同时，克里克和沃森也有了新的灵感（通过争论和交流），他们在搭建DNA模型上取得了有意义的进展。
DNA结构大揭秘
在国王学院的工作经历让富兰克林感到不愉快，她准备前往伦敦的伯克贝克学院就职。1952年12月，富兰克林为医学研究委员会（MRC）写了一份报告，总结了她的DNA发现。因为当时克里克和导师马克斯·佩鲁兹也在做由MRC支持的工作，所以他们在1953年2月收到了这份非机密报告的副本。
当克里克读到这篇文章时，他第一次看到了“面心单斜”这些关键词。如果他参加了国王学院的研讨会，他本可以在一年前就知道这些词。
克里克意识到：DNA的空间群必须是单斜C2结构的，这是一个晶体可能有的230种排列方式之一。他曾在马的血红蛋白中发现了完全相同的排列方式。在弄清楚它对马的血红蛋白意味着什么之后，克里克明白了这个空间群排列结构对DNA的重要意义。
克里克得出了以下结论：DNA分子具有对称性，两个螺旋形成了一个对偶。对称性意味着，翻转180度后，双螺旋结构不会发生任何变化。
威廉·阿斯特伯里（William Astbury）和他在利兹大学的同事在20世纪30年代和40年代进行的衍射工作表明：DNA分子的底座“像一堆硬币一样”以90度角连接到支撑结构上。
伯克贝克学院的斯文·弗伯格（Sven Furberg）所做的工作表明：G、C、A、T碱基单元位于双螺旋内部，而另一个化学单元（磷酸盐基团）位于双螺旋外部。
富兰克林的工作验证了早期研究人员的工作，此外，她还为DNA的空间群结构和DNA中化学基团的间隔距离提供了大量的数据佐证。
克里克现在可以描绘DNA了：
搭建DNA结构模型时，沃森努力将大小不一的碱基对纳入双螺旋的支撑结构中。
他与正在卡文迪许实验室工作的加州理工学院研究员杰里·多诺霍（Jerry Donohue）讨论了这个问题。多诺霍说沃森使用的配对原则是错误的，虽然多诺霍对DNA一无所知，但他了解碱基的情况。
沃森受到了启发。回到模型中，他看到在氢键的作用下，与A配对的T和与G配对的C在形状上是相同的。这意味着每个碱基对都可以被纳入双螺旋结构中的任意位置：即使碱基对的序列不规则，DNA分子也可以非常规则，因为碱基对之间的氢键会将两个螺旋链固定在一起。
更进一步来说：DNA的双螺旋的结构意味着T只能与A配对；C只能与G配对，其他配对是不可能的，这与查戈夫提出的1:1碱基配对比例相吻合。正如克里克曾经所设想的：DNA复制涉及一个互补的（就像锁和钥匙）机制。
1953年3月7日，克里克煞费苦心地搭建出了一个精确的DNA比例模型，所有碱基单元都被完美地固定在一起。
3月13日，威尔金斯被邀请去参观这个模型。他明白这个模型是完美的，并因此感到愤怒。虽然在此前的会议上，他勉强接受了克里克和沃森重新加入比赛，但他坚信自己可以获胜。威尔金斯拒绝了克里克和沃森提出的合写一篇论文的建议。
最后，国王学院实验室和卡文迪许实验室的负责人同意向《Nature》杂志提交三篇独立的论文，它们分别是：由沃森和克里克撰写的关于DNA结构模型的论文；由国王学院研究员富兰克林和高斯林撰写的关于DNA研究的论文；由威尔金斯、斯托克斯和威尔逊撰写的描述X射线衍射法的论文。
这三篇论文都被发表在1953年4月25日的《Nature》杂志上。
1953年5月，沃森和克里克在《Nature》杂志上又发表了一篇论文，解释了DNA是如何进行复制的。
沃森和克里克的研究工作被接受得很慢，但很快他们就出名了。
克里克、沃森和威尔金斯共同获得了1962年诺贝尔生理学或医学奖。罗莎琳德·富兰克林于1958年去世，所以没有被追授诺贝尔奖。
他曾在伦敦大学学习物理，二战的爆发使他被迫中断攻读博士学位。战后，带着对“生物与非生物的区别”的好奇之心，他开始花费大量时间自学生物学、有机化学的专业知识，完成了从物理学家到生物学家的转变。
他是声名斐然的诺贝尔生理学或医学奖得主，他在DNA分子研究方面的卓越贡献，为我们勾勒出了生物医学的基础轮廓。
盛名之下，60岁的他毅然投入新的领域，开始从理论方面思考意识的本质，提出了思想和意识可以通过神经元的交互作用进行解释的“惊人假说”！
弗朗西斯·克里克，这位对科学永葆热爱和探索之心的杰出科学家，为我们带来了精彩纷呈的科学“盛宴”！
原文链接：
https://www.famousscientists.org/francis-crick/
资料来源：《Famous Scientists》
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编辑说明
编辑说明：2022年完整序列指当时的T2T人类参考基因组，尚不包括后来补齐的Y染色体，也不能代表所有个体的遗传多样性。基因与生命活动的表述改为重要信息，避免“全部信息”的过度概括。DNA结构研究的历史叙事及原图注保留。
补充参考资料
来源与编辑记录
根据博士科普公众号完整历史文章导出恢复。
校订说明：编辑说明：2022年完整序列指当时的T2T人类参考基因组，尚不包括后来补齐的Y染色体，也不能代表所有个体的遗传多样性。基因与生命活动的表述改为重要信息，避免“全部信息”的过度概括。DNA结构研究的历史叙事及原图注保留。
