DNA之父弗朗西斯·克里克:一颗陨落的科学巨星

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7月28日,著名生命科学家、DNA双螺旋结构的发现者之一弗朗西斯·克里克与世长辞,20世纪的一颗科学巨星陨落了。

仅仅几天之前,在北京召开的全球华人生物科学家大会上,克里克的名字还不停出现在来自世界各地的生物学家的报告中在现代生物科学尤其是生命科学中,几乎任何一项研究都离不开DNA,而DNA与克里克的名字是紧密联系在一起的。

他的逝世引起了全球生命科学界人士的强烈反应,科学家们纷纷发表声明,追忆和悼念这位伟大的生物医学奠基人,称这是“科学界的一大损失”。悼念他的不但有全球各地的生物学家,还包括许多心理学家、认知科学家、神经科学家,他们都为克里克的辞世痛心不已——他晚年在脑与认知科学,特别是意识问题的研究方面,也取得了卓越的成就。

1916年6月8日,弗朗西斯·克里克出生在英格兰北汉普顿市。幼时的克里克便对科学问题充满好奇和疑问。

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的学习,来到英国海军部研究制造水雷。二战后,他对“生物与非生物的区别”产生了浓厚兴趣,但那时他在生物学、有机化学以及晶体学方面都没有什么基础,在此后的几年里他花了大量的时间自学这些知识,完成了从物理学家到生物学家的转变。这是他的第一次学科领域转换。

1947年,克里克进入剑桥大学的斯坦格威斯实验室参与研究工作。随后又加入剑桥大学卡文迪许实验室。他的学术生涯的一个重要转折是1951年与美国科学家詹姆斯·沃森的相遇。由于有着一致的研究兴趣,两人可说是一拍即合。尽管他们都在做着蛋白质晶体结构的研究工作,但两人都对“基因到底是什么”感兴趣,他们深信一旦解读了DNA的结构,对搞清遗传的线年,美国化学家鲍林发表了关于DNA三链模型的研究报告,这种模型被称为α螺旋。沃森与威尔金斯、富兰克林等讨论了鲍林的模型。威尔金斯出示了富兰克林在一年前拍下的DNAX射线衍射照片,沃森看出了DNA的内部是一种螺旋形的结构,他立即产生了一种新概念:DNA不是三链结构而应该是双链结构。

他们继续循着这个思路深入探讨,先在理论上得出一个共识:DNA是一种双链螺旋结构。随后沃森和克里克立即行动,在实验室中联手开始搭建DNA双螺旋模型,终于在1953年3月7日,将他们想像中的DNA模型搭建成功了。

1953年4月25日,克里克和沃森合作在顶级的《自然》杂志上发表了一篇名为“核酸的分子结构–DNA的一种可能结构”的论文。他们的论文被誉为是“生物学的一个标志,开创了新的时代”。在此基础上,克里克进一步分析了DNA在生命活动中的功能和定位,提出了著名的中心法则,由此奠定了整个分子遗传学的基础。克里克还和弗农·英格冉姆(Vernon-Ingram)一道,发现了遗传物质在决定蛋白质特性上的作用,因此被誉为“分子生物学之父”。

由于沃森、克里克和威尔金斯在DNA分子研究方面的卓越贡献,1962年,他们三人分享了诺贝尔医学和生理学奖。

当我们回忆克里克时,首先想到的当然是他的DNA双螺旋结构。然而,他那与生俱来的好奇心使他没有把兴趣一直停留在一个问题上。

自DNA双螺旋结构被揭示后,在现代生命科学中,需要解决的基础理论只剩下生命的起源、意识的产生和生命发育过程三个问题,而对意识问题的揭示,则成为了生命科学的最后一个堡垒。

1966年,当生物医学的基础轮廓已经被清楚地勾画出来之后,克里克认为是将兴趣转向神经科学、尤其是“意识”问题的时候了。1976年,他来到位于风景如画的加州圣迭戈的索尔克生物研究所,开始从事对脑和意识的研究——这时他已经60岁,开始科学生涯的第二次领域大转换。

他在科学史上第一次明确提出用自然科学的办法可以解决意识问题。因此,霍根在《科学极限》(The End of Science)一书中称赞道,“只有尼克松才能打开与中国的外交僵局;同样的,也只有克里克才能使意识成为合法的科学对象”。

克里克开始思考意识的本质,但他并没有走实验的道路,而是决定从理论研究入手。他对意识问题研究的另一个特点是他不仅从自己熟悉的分子角度研究问题,还注重从心理学、神经解剖学以及神经生理学等各个水平,甚至从哲学水平来看问题,以期架起连通各个领域的桥梁。

20世纪90年代中期,克里克在其科普著作《惊人的假说:灵魂的科学探索》中指出,我们的思想、意识完全可以用大脑中一些神经元的交互作用来解释,这就是他提出的关于意识的“惊人假说”。

作为克里克对意识本质问题兴趣的一部分,他还研究了关于人类梦境的复杂问题。当然,克里克研究的目的并不在梦本身,而在神经网络。他认为只有理解了神经组群之间如何相互作用和协同工作,才能理解大脑。神经组群之间这种复杂的相互作用有时发生在睡眠和快速眼动中,克里克希望通过研究梦来作为神经交互作用的证据。

2003年初,克里克在著名的《自然-神经科学》杂志上发表论文“意识的框架”,提出意识不是先天就有,而是由大脑中位于“扣带前回”的一小组神经元产生和控制的。他的论文又一次奠定了他的意识问题的制高点,受到认知科学界的广泛关注。这已经是他生命的垂暮之年,克里克为世界各地的年轻科学家吹响了号角:脑科学还有很长的一段路要走,但它的吸引力和重要意义将不可避免地推动它不断前进。

也许用任何称呼都不能恰当地概括克里克一生的成就,但我们可以把他称为创造性的思想家和熟练的思想交流者。

在《生命本身:起源和本质》(Life Itself: Its Origin and Nature)一书中,克里克提出直接的有生源说理论,以此来解释生命的起源。

虽然他认为来自宇宙空间的微生物或生物化合物是地球上生命的起源这一理论仍徘徊在科学的主流之外,但由这种理论引发的各种支持和反对意见却富有启发性和建设性意义。

克里克还在上世纪80年代的一本书《狂热的追求:对科学发现的个人见解》(What Mad Pursuit: A Personal View of Scientific Discovery)中,以其轻松的个人风格迅速地传递出他对于生命本身的科学知识的热情。尽管他没有再像从前领导分子生物学一样走在研究的最前沿,但他热切地渴望推动关于脑和意识本质的研究。有趣的是,该书由唐孝威院士翻译出版(中国科技大学出版社,1995),唐孝威院士的兴趣也是从设计转变到现在的脑科学。

除了在有生之年对于科学作出的广泛而卓越的贡献,让我们记住克里克的还有他的科学精神和人格魅力。

也许克里克并不是最聪明的科学家,但他却拥有一名优秀科学家所具备的最重要的品质:敏锐的洞察力和坚忍不拔的毅力。现在我们看来,DNA双螺旋结构并不复杂,之所以作出这个重大发现的人是他和沃森而不是与他们同时代的其他科学家,用克里克自己的话来说,就是:“我想,詹姆斯和我最值得称赞的是我们选对了问题并坚持不懈地为之奋斗。为了找到黄金,我们一路跌跌撞撞,总是犯错误,这是真的,但事实是我们仍在一直寻找黄金。”

在生活中,这个执著的科研者喜欢大声讲话,无论是沿着河边散步、吃饭,还是在老鹰酒廊聊天,他都一口气能说好几个小时。他是理想的研究伙伴,也是真诚的朋友。弗朗西斯出售豪宅沃森说:“我将永远缅怀弗朗西斯,记住他高人一筹、专注于一点的智慧,记住他对我的友善和对我树立信心的帮助”。

2001年,中科院汪云九教授曾经到圣迭戈的索尔克生物研究所访问克里克教授,同他探讨了研究意识问题的理论,克里克从未到过中国,但他表示了对东方古国的强烈兴趣,他说可惜他的身体和腿脚已经不允许他作国际旅行了,但他还是为《狂热的追求》和《惊人的假说》中译本写了序言。-

(本文在写作中与汪云九教授进行了讨论,在此表示感谢;罗跃嘉学生王乃弋参与了本文写作)

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