双螺旋大家说
- 格式:doc
- 大小:42.50 KB
- 文档页数:4
DNA双螺旋:剽窃者获诺贝尔奖,真正发现者郁郁⽽终!令⼈扼腕因为是⼥性,她们屡遭男性同⾏的排挤、刁难和轻视,其求学、研究之路异常艰⾟;因为是⼥性,她们的研究成果往往不被⼈承认甚⾄被⼈窃取;⽽她们的科研贡献也常常得不到应有的关注和尊重;因为是⼥性,她们需要付出成倍的努⼒,才能和男同事们站在同样的位置。
⽽有的⼈,直到去世,都未曾获得应有的认可。
今天想要介绍的,就是这样⼀位因性别歧视,被⼈遗忘了整整半个世纪的⼥性科学家。
她是富家⼥,本可过着安逸的⽣活,但选择仰望星空,沉浸在科学世界中。
她⽆视男性同⾏的嫉恨与冷眼,以⾃⼰的牺牲,为⼈类做出了巨⼤发现,最终却是为他⼈做嫁⾐,让别⼈拿了诺贝尔奖。
她,就是被同事戏讽为“暗⿊⼥⼠Dark Lady”,DNA双螺旋结构的最初发现者——Rosalind ElsieFranklin。
1953年,注定是不平凡的⼀年,这⼀年⼈类开启了分⼦⽣物学时代。
当DNA双螺旋结构被发现的这⼀刻,关于遗传物质的争论便彻底结束。
在此后短短的⼏⼗年⾥,⼈类破解了⼀个⼜⼀个⽣命之谜。
攻克癌症、摆脱遗传病......曾经那些遥不可及的梦想也变得触⼿可及。
⼀个划时代的发现,必定伴随着⼀段传奇的佳话:两个卓越的研究组,其中⼀个实验室是来⾃伦敦⼤学国王学院的威尔⾦斯实验室,这个实验室的王牌是当时迅速发展的⽣物物理学基础,他们的团队领头⼈是约翰·兰道尔(John·Randall (physicist),⽤X射线衍射法研究DNA的晶体结构。
第⼆个实验室是加州理⼯学院的⼤化学家莱纳斯·鲍林(Linus Pauling)实验室。
在此之前,鲍林已发现了蛋⽩质的α螺旋结构。
1950年,伦敦⼤学国王学院再填⼀员虎将,准确的说是⼀朵玫瑰,当时拥有物理化学博⼠学位的⼥科学家——罗莎琳德·富兰克林(Rosalind·Franklin)。
其出众的X射线衍射分析技术,是兰道尔将其纳⼊麾下的最主要的原因。
《双螺旋》读后感《The Double Helix 》(诺贝尔生理学或医学奖获得者沃森的大作)。
DNA结构的发现是20世纪最伟大的科学成就之一! 本书告诉你这个伟大发现是如何发生的。
《双螺旋》是沃森写的一本作者自己亲身经历的重大事件印象记。
书中不仅有科学知识,亦有科学工作方法,是最经典的生命科学科普图书之一,是诺贝尔生理学或医学奖获得者沃森的大作。
作者用讲故事的方式详细介绍了DNA双螺旋这个惊人发现的全过程,提供了科学发现的一般过程与思路,无论是痴迷于科学世界的青少年,还是一般生物学工作者、科学史工作者,都会从中得到启发、有所获益。
书中记述的故事又深刻说明了研究工作者可能陷入的进退两难的处境。
他知道有个同行在某个问题上已经工作了多年,并且积累了大量难得的资料。
这个同行知道成功就在眼前,因此没有公开发表这些资料。
这个研究者看到过这些资料,并有充分理由相信,他想象中的一种研究方法,或者说仅仅一种新观点就能使问题迎刃而解。
在这个时候,如果他提出同对方合作,可能会被认为是想捞一点外快。
他应该单枪匹马地去干吗?很难判断一个重要的新观点究竟真的是一个人独出心裁想出来的,还是在同别人交谈中不知不觉地吸收来的。
鉴于这种困难,在科学家中间逐渐形成一种不成文的法规,大家承认同行对研究的方式有申明自己要求的权利。
但是,有一定的限度。
当竞争不止来自一个方面的时候,就不能再踌躇不前了。
在解决DNA 结构的过程中,这种进退两难的困境显得尤为突出。
因此,发现这个结构经历了很多曲折,首先要会建立实验模型,有恰当的假设,要了解各方面的知识。
所以,为了搞清DNA的化学结构,沃森和克里克经过了两年多时间的实验和了解各方面的知识,有一段时间克里克还对DNA的兴趣一落千丈,有一段时间还转移到另外的研究课题上去,沃森一直坚持不懈的解决。
沃森和克里克都知道卡文迪什实验室的模型并不是十分满意的。
这些模型是肯德鲁一年半前为了研究多肽链的三维空间结构而建造的。
1.简述DNA双螺旋结构,以及生物学意义?DNA双螺旋结构:有两条DNA单链,反向平行,一段由3’端开始,一段由5‘端开始,螺旋成双链结构。
外部是磷酸和脱氧核糖交替构成的,内部碱基遵循碱基互补配对原则(A-T,C-G),碱基之间是由氢键连接,脱氧核苷酸之间由磷酸二脂键链接。
双螺旋模型的意义:双螺旋模型的意义,不仅意味着探明了DNA分子的结构,更重要的是它还提示了DNA的复制机制:由于腺膘呤(A)总是与胸腺嘧啶(T)配对、鸟膘呤(G)总是与胞嘧啶(C)配对,这说明两条链的碱基顺序是彼此互补的,只要确定了其中一条链的碱基顺序,另一条链的碱基顺序也就确定了。
因此,只需以其中的一条链为模版,即可合成复制出另一条链。
2.人类基因组计划?简要概括?人类基因组计划是由美国科学家于1985年率先提出,于1990年正式启动的。
多科学家共同参与了这一预算达30亿美元的人类基因组计划。
人类基因组计划是一项规模宏大,跨国跨学科的科学探索工程。
其宗旨在于测定组成人类染色体中所包含的30亿个碱基对组成的核苷酸序列,从而绘制人类基因组图谱,并且辨识其载有的基因及其序列,达到破译人类遗传信息的最终目的。
基因组计划是人类为了探索自身的奥秘所迈出的重要一步,是继曼哈顿计划和阿波罗登月计划之后,人类科学史上的又一个伟大工程。
截止到2005年,人类基因组计划的测序工作已经完成。
其中,2001年人类基因组工作草图的发表被认为是人类基因组计划成功的里程碑。
3.计算生物学的研究范畴?(1)计算生物学最终是以生命科学中地现象和规律作为研究对象,以解决生物学问题为最终目标,计算机和数学仅仅是解决问题的工具和手段。
(2)计算生物学主要侧重于利用数学模型和计算机仿真技术对生物学问题进行研究。
(3)是应用数学理论和计算机技术研究生命科学中数量性质、空间结构形式、分析复杂的生物系统的内在特性,揭示在大量生物实验数据中所隐含的生物信息。
4.计算生物学研究的三个研究层面?(1)初级层面:基于现有的生物信息数据库和资源,利用成熟的计算生物学和生物信息学工具(专业网站、软件)解决生物学问题(2)中级层面:利用数值计算方法、数理统计方法和相关的工具,研究计算生物学和生物信息学问题。
“认知双螺旋”理论的内容个体人认知形成和发展的过程,是由继承性学习和实践性学习共同主宰的,其知识的形成是互相关联、螺旋发展的,借鉴人类基因双螺旋结构的概念即可建立“个体人认知形成和发展的双螺旋结构”。
适应认知双螺旋的不同要求,学校需建构由继承性学习为特点的学科课程和以实践性学习为特点的活动课程共同组成的课程体系。
两类课程的目标、内容和学习方式各不相同,二者结合的愈好,其教育的效能也会愈高;任何教育改革都是主动地调整儿童的认知过程,使其更加符合儿童发展的需要。
关键词:个体人认知形成和发展的双螺旋结构继承性学习实践性学习学习方式课程建设为迎接知识经济的到来,实现综合国力的提升,抢占发展的有利地位,世界各国都在不约而同地进行教育改革。
实现儿童学习方式的变革,几乎成为各国教改的共同特点。
推进儿童学习方式的变革,必须研究儿童的认知规律,符合儿童认知规律,才能有效地进行教育,只有符合儿童认知规律的教育,才有可能成为好的教育。
当前我国正在实施的新课程改革必需从儿童认知规律出发,深入研究教育改革中课程设置、课程建设的各项问题。
认知双螺旋及其特点儿童的认知规律是什么,它有什么特点呢?考察个体人的认知发生和发展的过程,不难发现有两种学习方式:继承性学习和实践性学习的作用和影响。
人们正是通过继承性学习了解前人的优秀文化成果,掌握人类既存的人文和科学的系统知识;又通过探索、发现等实践性学习,掌握相关技能、方法等经验性知识。
两种学习方式,反映了两种认知途径,两者的综合作用,既积累“可以用概念、命题、公式、图形等加以表达的”显性知识,又掌握大量无系统性,“无法用语言说出或进行传达的”缄默知识,并最终形成个体人独具特色的认知风格和知识网络。
人们不难理解,无论继承性的系统学习,还是经验性的实践学习,其知识形成和发展的过程都是螺旋式的,受人类基因双螺旋的启发,将二者结合起来,筆者冒昧地提出了“个体人认知形成和发展的双螺旋结构”(简称“认知双螺旋”)的构想,并认为正是这个“认知双螺旋”的建构过程及其质量水平,主导了个体人的成长过程和发展水平。
dna双螺旋提出科学思维科学思维是人类认识世界和探索未知的一种思维方式。
DNA双螺旋结构的提出,是科学思维的一次重要成果。
本文将从科学思维的角度,探讨DNA双螺旋结构的发现及其对生命科学的影响。
科学思维强调观察、实验和推理。
1953年,詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克在英国剑桥大学的实验室中,通过一系列观察和实验证据,提出了DNA双螺旋结构的模型。
他们通过分析DNA晶体的X射线衍射图像,推断出DNA由两条互相缠绕的螺旋链组成,形成一个类似于梯子的结构。
这一发现彻底改变了人们对DNA的认识,为后续的生命科学研究奠定了基础。
DNA双螺旋结构的发现对生命科学有着重要的意义。
首先,它揭示了DNA的化学结构和遗传信息的存储方式。
DNA是由四种碱基(腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶和鳕嘧啶)组成的,而这些碱基的排列顺序决定了遗传信息的编码。
通过研究DNA双螺旋结构,科学家们可以了解到DNA是如何在细胞中复制、转录和翻译的,从而揭示了生命的基本机制。
DNA双螺旋结构的发现也为基因工程和生物技术的发展提供了重要的指导。
通过对DNA结构的了解,科学家们可以对基因进行编辑和改造,实现对生物体的遗传特征的调控。
这一技术的应用范围涉及农业、医学、环境保护等领域,为人类的生活和健康带来了巨大的改变。
DNA双螺旋结构的发现还激发了人们对生命起源和进化的思考。
通过对不同生物的DNA结构进行比较,科学家们可以推断它们之间的亲缘关系和进化历程。
同时,通过对古代DNA的研究,科学家们还可以揭示人类的起源和迁徙历史,进一步探索人类的演化之谜。
DNA双螺旋结构的发现是科学思维的一次巨大胜利。
通过观察、实验和推理,科学家们揭示了DNA的结构和功能,为生命科学的发展和应用提供了重要的基础。
而这种科学思维的精神也应该贯穿于我们日常的学习和工作中,帮助我们认识世界、解决问题、创造新知识。
只有通过科学思维,我们才能更好地理解自然界的奥秘,推动人类文明的进步。
dna双螺旋结构学说
DNA双螺旋结构学说是现代生物学和遗传学的一个重要标志,其详细内容如下:
1.DNA双螺旋是一种核酸的构象,由两条反向平行的多核苷酸链组成,形成一个右手的双
螺旋结构。
2.碱基位于双螺旋内侧,磷酸与糖基在外侧,通过磷酸二酯键相连,形成核酸的骨架。
碱
基平面与假想的中心轴垂直,糖环平面则与轴平行,两条链皆为右手螺旋。
3.双螺旋的直径为2nm,碱基堆积距离为0.34nm,两核苷酸之间的夹角是36°,每对螺旋
由10对碱基组成,碱基按A-T,G-C配对互补,彼此以氢键相联系。
维持DNA双螺旋结构的稳定的力主要是碱基堆积力。
4.双螺旋表面有两条宽窄、深浅不一的一个大沟和一个小沟。
大沟和小沟都是由于碱基对
对螺旋轴的相对位置不同而引起的。
大沟相对于小沟更宽更深,且其宽度和深度对于不同的碱基对和序列而有所不同。
5.在DNA双螺旋结构中,A-T对和G-C对具有相同的形状和尺寸,这使得DNA分子具有
均匀的直径和稳定的结构。
这种结构的稳定性是由于互补碱基对之间的氢键相互作用所致,这些氢键将互补的碱基对牢固地结合在一起。
6.DNA双螺旋结构具有右手螺旋的特点,即当从一端看向另一端时,螺旋的方向是顺时针
的。
这种右手螺旋的特性是由于DNA分子中的糖-磷酸骨架的右手螺旋构象所引起的。
7.DNA双螺旋结构的发现阐明了碱基配对的机制,通过碱基配对,基因信息在活的生物体
中存储和复制。
这一发现被广泛认为是20世纪最重要的科学发现之一。
以上是关于DNA双螺旋结构学说的详细内容。
“认知双螺旋”理论的内容个体人认知形成和发展的过程,是由继承性学习和实践性学习共同主宰的,其知识的形成是互相关联、螺旋发展的,借鉴人类基因双螺旋结构的概念即可建立“个体人认知形成和发展的双螺旋结构”。
适应认知双螺旋的不同要求,学校需建构由继承性学习为特点的学科课程和以实践性学习为特点的活动课程共同组成的课程体系。
两类课程的目标、内容和学习方式各不相同,二者结合的愈好,其教育的效能也会愈高;任何教育改革都是主动地调整儿童的认知过程,使其更加符合儿童发展的需要。
关键词:个体人认知形成和发展的双螺旋结构继承性学习实践性学习学习方式课程建设为迎接知识经济的到来,实现综合国力的提升,抢占发展的有利地位,世界各国都在不约而同地进行教育改革。
实现儿童学习方式的变革,几乎成为各国教改的共同特点。
推进儿童学习方式的变革,必须研究儿童的认知规律,符合儿童认知规律,才能有效地进行教育,只有符合儿童认知规律的教育,才有可能成为好的教育。
当前我国正在实施的新课程改革必需从儿童认知规律出发,深入研究教育改革中课程设置、课程建设的各项问题。
认知双螺旋及其特点儿童的认知规律是什么,它有什么特点呢?考察个体人的认知发生和发展的过程,不难发现有两种学习方式:继承性学习和实践性学习的作用和影响。
人们正是通过继承性学习了解前人的优秀文化成果,掌握人类既存的人文和科学的系统知识;又通过探索、发现等实践性学习,掌握相关技能、方法等经验性知识。
两种学习方式,反映了两种认知途径,两者的综合作用,既积累“可以用概念、命题、公式、图形等加以表达的”显性知识,又掌握大量无系统性,“无法用语言说出或进行传达的”缄默知识,并最终形成个体人独具特色的认知风格和知识网络。
人们不难理解,无论继承性的系统学习,还是经验性的实践学习,其知识形成和发展的过程都是螺旋式的,受人类基因双螺旋的启发,将二者结合起来,筆者冒昧地提出了“个体人认知形成和发展的双螺旋结构”(简称“认知双螺旋”)的构想,并认为正是这个“认知双螺旋”的建构过程及其质量水平,主导了个体人的成长过程和发展水平。
双螺旋的生物学意义双螺旋的生物学意义真的是个有趣的话题,咱们今天就来聊聊这玩意儿。
大家都知道,DNA是生命的基石,听到这个词可能有点儿沉重,但别担心,咱们轻松聊。
想象一下,DNA就像是一根非常特别的绳子,扭成了双螺旋的样子,蜿蜒曲折,让人看了忍不住想摸一摸。
这个结构简直就像是个迷宫,每一条弯道都藏着生命的秘密,真是神奇得不得了。
说到双螺旋,咱们不得不提那两个大人物,沃森和克里克。
这俩小子可真是个传奇,他们可是把科学界的脸都给赚回来了。
你想啊,他们不光找到了DNA的结构,还打开了生命的宝藏。
科学界的人们都惊呆了,像是看到了新大陆一样。
于是,双螺旋成了生物学的明星,成了无数研究的基础,真是让人忍不住想为他们喝彩。
这个双螺旋不仅外表美丽,内在更是丰富多彩。
你知道吗,它其实是信息的载体,像一个超长的“说明书”,告诉细胞该干啥。
每一段序列都是一段故事,决定了你的发色、眼睛颜色,还有你是个什么性格的人。
听起来像魔法吧?其实这就是生物学的魅力所在,充满了未知和可能性。
每个人身上都有独一无二的DNA,简直就像是每个人都有自己的密码,听起来是不是挺酷的?再说说它的复制过程,真是惊险刺激。
就像电影里的动作场面一样,DNA在分裂的时候,酶们就像是赶赴战场的战士,紧张兮兮地奔波。
它们把那条双螺旋打开,然后各自找自己的“搭档”,这过程真的是一场无声的舞蹈。
最终,咱们的DNA就像是复制粘贴一样,变成了两个一模一样的“兄弟”。
这种效率,简直让人目瞪口呆。
双螺旋的美丽不仅仅在于它的结构,还在于它如何影响我们的生活。
科学家们通过研究它,能找到许多疾病的根源。
比如某些遗传病,都是因为DNA的某个小地方出错了。
简直是像侦探一样,破解生命的谜团。
听起来像电影里的情节,但这就是现实。
要是没有这个双螺旋,咱们可能还在对很多疾病感到无奈。
双螺旋还有个大招,就是它在进化中的角色。
它就像是一部历史书,记录着生物的演变过程。
通过分析不同物种的DNA,科学家们能够追溯到它们的共同祖先。
詹姆斯·沃森《双螺旋——发现DNA结构的故事》译者前言沃森和克里克于1953年提出的DNA分子结构模型可以与达尔文的进化论,孟德尔的遗传定律相媲美。
他们指出,遗传的基本物质——脱氧核糖核酸(DNA)具有一种微妙的双螺旋结构。
这一重大发现为探讨遗传的化学基础开辟了一个新纪元,引起了生物学的一场伟大革命。
其结果是在此后不久就完全阐明了遗传密码问题。
由于这一伟大科学成果,沃森和克里克获得了诺贝尔奖金。
《双螺旋——发现DNA结构的故事》一书是沃森写的一本作者自己亲身经历的重大事件印象记。
书中不仅有科学知识,亦有科学工作方法。
此书最早分期在《大西洋月刊》上发表,后出单行本。
中译文先是根据《大西洋月刊》译出,并在中国生物化学会主办的《生化通讯》杂志上连载(约全书的二分之一)。
1980年出版的英文新版本中,作者又加进了一些新内容。
我们根据新版本将中译全文作了修改、补充。
另外,在附录中收进了四篇文章,即沃森和克里克的两篇原始论文,以及斯坦特写的介绍DNA双螺旋与分子生物学的崛起和《双螺旋》一书作者及出版概况的两篇文章。
读者阅读了附录中的材料更能加深对《双螺旋》一书的理解。
参加本书一部分翻译工作的先后有李文杰、王美娟和史叶等同志。
全书的翻译是在沈昭文先生的直接关心下进行的。
我们向沈老表示衷心的谢意。
我们感谢袁士龙、徐有成、汪成尧、庄熙孟和洪炯等同志给予的帮助。
全部译稿完成之后,又承蒙上海外语学院聂振雄、张岱云、关可光同志给予认真校订,在此一并表示感谢。
《双螺旋》原书写得情节动人,文笔流畅。
布喇格爵士对此书曾给予高度的评价。
但是,由于译者中英文水平所限,这本中译本在很多地方可能没有把作者的思想感情恰如其分地表达出来,甚至出现某些错误。
我们欢迎读者批评指正。
译者詹姆斯·沃森《双螺旋——发现DNA结构的故事》作者为中译本写的前言我十分高兴,通过这部中译本,可以有更多的中国人了解我们如何弄清了携带遗传信息的DNA分子结构的故事。
《双螺旋发现DNA 结构的故事》小朋友们,今天我来给你们讲一个特别神奇的故事。
很久很久以前,有一群很聪明的科学家,他们一直在努力弄明白一个超级大的秘密,那就是我们身体里的DNA 到底是什么样子的。
有两个特别厉害的科学家,一个叫沃森,一个叫克里克。
他们俩一直想啊想,做了好多好多的实验。
他们就像在一个大大的迷宫里找出口一样,有时候会走错路,但是他们没有放弃。
有一天,他们突然有了一个很棒的想法,觉得DNA 可能是像一个双螺旋的楼梯。
小朋友们,想象一下那个楼梯,一圈一圈的,是不是很神奇?
《双螺旋发现DNA 结构的故事》小朋友们,咱们接着说。
沃森和克里克为了证明他们的想法,又做了好多好多的工作。
他们不停地观察、不停地思考。
就好像我们搭积木,要一块一块地试,才能搭出漂亮的房子。
他们的努力没有白费,终于发现了DNA 就是双螺旋的结构。
这个发现可太重要啦,让我们对生命的秘密知道得更多了。
小朋友们,科学家们是不是很了不起呀?
《双螺旋发现DNA 结构的故事》
小朋友,今天咱们再讲讲。
当沃森和克里克发现了DNA 的双螺旋结构后,整个世界都震惊了。
这就像是找到了一把神奇的钥匙,可以打开生命的大门。
他们的发现让更多的科学家能够继续研究,去了解更多关于我们身体的秘密。
小朋友们,也许有一天,你们也能像他们一样,发现很了不起的东西呢!。
案例案例来源:载《南方周末》2003年4月24日(C20版)50年前,DNA双螺旋结构模型的发现开启了一扇激动人心的大门。
尽管人类探索生命奥秘的史诗般的进程还只是迈出一小步,但是半个世纪的历史距离已经足以使我们能够欣赏这朵生命科学中的奇葩。
以下是部分中外科学家为纪念这一特殊的日子而发表的观点摘录。
裴钢《中科院上海生命科学院院长》每个时代都会提出伟大的问题,每个伟大的问题都可能得到一个优美的答案。
在现代生命科学历史的长河中,“生命是什么”是一个人类永恒不懈探求的主题。
从250年前林奈的植物动物系统分类法,到150年前达尔文的生物进化论,到100年前孟德尔遗传定律的“重新发现”,再到50年前沃森和克里克发现DNA R螺旋结构,是历史发展的必然。
在物理学家的鼎助下,DNA 螺旋结构模型得以提出并最终得到验证。
20世纪是物理学的辉煌时代,伟大的物理学助产了分子生物学这个当代宠儿。
如果21世纪是生命科学的世纪,生命科学又当何以为报?50年后,生命科学已经进入基因组学或后基因组时代,其里程碑就是日前完成的人类基因组DNA 序列测定。
经过几十年的努力,生命科学研究已从科学家的个人兴趣发展成兼有社会性、商业性的大科学体系,人类对DNA、RNA、蛋白质、细胞等各种生命单元的了解已经达到了前所来有的广度和深度。
但历史是螺旋式发展的,面对浩如烟海且与日俱增的生命科学信息,我们似乎又陷入了250年前生物学家面对几百万种动植物时相似的境地。
当年林奈抓住了花,今天我们抓什么?是基因组的SNP(DNA单核苷酸多态性)还是遗传语文?与20世纪另外两个伟大的科学发现(相对论和量子力学)一样,DNA双螺旋结构具有显著的简洁之美。
其简洁的内涵导致了无限外延,揭示了千姿百态生命世界的统一性。
此外,其纯粹的理论之美引发了无数的实际之用(如基因工程、基因医药、基因农业等),也诱导了对其进行操纵的欲望(克隆可能是最好的例子)。
为什么伟大的科学发现和伟大的文学艺术作品一样是如此之美?“道法自然”,其道理之一就是世界本来如此。
今天的生命科学之美在哪里?人类现在究竟离自然更近还是更远?罗伯特·奥尔比(匹兹堡大学科学史与科学哲学系教授)回忆1953年就是访问另一个世界(对于我们中间的一些人则是重游),当时《自然》杂志还没有使用DNA作为脱氧核糖核酸的缩写。
那年6月,英国女王伊丽莎白二世在盛况与庆典中加冕。
3月,英国科学家准备在卡尔德河边建立一座核电站。
两个月后,珠穆朗玛峰被征服了。
在伦敦大学,我的生化老师热衷于弗雷德里克·桑格首次成功地对一种蛋白质——胰岛素——的组成单位进行了排序。
但是脱氧糖核酸(DNA)甚至没有被提及。
尽管1953年《自然》杂志发表了7篇关于DNA结构和功能的论文,但当年只有一家全国性的英国报纸——《新闻纪事》(News Chronicle)一一提周光召(中国科学技术协会主席)大家非常关心中国科学的发展,希望中国的科学能够很快出现重大的原始创新。
但过去确实有很多条件不具备,比如说我们的科研经费长期只有GDP的0.5%。
经过大家的努力,特别是上一任政府非常关心科技的发展,现在科研经费已经提高到GDP的1%。
当然,跟美国相比,科研投资还是差得很远,所以还要继续努力来增加科研经费。
可是,世界上重大的科技创新是不是都在投资强度很高的条件下产生的呢?从DNA双螺旋结构发现的故事里边,我们能不能得到一些启发呢?双螺旋结构是1953年在英国发现的,也就是在二战以后。
美国是当时惟一没有受到战争影响的大国,而且由于战争的关系,美国人非常重视科学,所以大量投资来发展科学。
英国的实验室和科学家则处在很困难的境地。
尽管如此,他们还是发现了DNA双螺旋结构。
因此,投资是很重要的,是一个必要的条件,但绝对不是一个充分的条件。
保罗·伯格(斯坦福大学退休教授,分子生物学的先驱)沃森和克里克的发现改变了整个生物学研究的模式。
在那之前没人知道基因是什么。
但是DNA 优雅的结构让人无不为之倾倒。
它改变了我们的整个思维方式。
只要看上一眼,你就会明白DNA的工作方式一一A、T、C和G如此完美地排列成行——你就会明白那一定是一种编码。
基因组测序是另一回事。
它只不过是一项技术上的成就。
它为我们前25年的成就——建造大厦、理解DNA如何表达——锦上添花。
就很多方面而言,我们已经实现了基因组测序,尽管是在非常小的范围。
我们已经测定了基因的序列,我们甚至已经测定了小的生物的基因组序列。
我把人类基因组测序看成是(基因组研究)起步阶段的结束。
现在我们有了人类基因组,我们需要理解基因组如何工作,基因如何发挥作用。
在我看来,下一个激动人心的前沿领域是神经系统:大脑如何工作和发育,大脑的不同部分如何连接在一起,基因如何控制它的组织和发育。
阿拉维达·查克拉瓦蒂(约翰·霍普金斯大学医学院教授)双螺旋以其简洁和美而成为当代生物学和社会的终极的现代象征。
双螺旋结构的发现为经典的繁殖定义和现代的遗传定义架起了一座桥梁,并把遗传学和生物化学、细胞生物学和生理学永久地连接在了一起。
DNA结构为物种的突变和变异、生物的改变、多样性、进化和遗传提供了一个直接的解释。
诞生了DNA模型的环境今年4月25日是DNA双螺旋结构模型发表50周年,是一个在许多方面值得庆贺的日子。
在这样的时刻,回顾DNA模型的诞生地——英国剑桥大学的分子生物学实验室,或许能够给人以启发:真正激动人心的原创性科学,不是通过计划产生的,而是通过创造良好的科学环境和管理体制,让思维和脚踏实地的努力而取得的。
精英管理的典范位于英国剑桥大学的分子生物学实验室(Laboratory of Molecular Biology, 简称 LMB),是世界科学史上少有的一个非常成功的研究机构。
这个实验室脱胎干著名的物理研究机构一一剑桥大学卡文迪许实验室。
创立于19 世纪后期的卡文迪许实验室在历史上已经产生了一批在物理领域作出了杰出贡献的科学家。
由卡文迪许实验室衍生的LMB更是创造一个机构的高峰纪录:在迄今55年的历史中诞生了12 个诺贝尔奖获得者,他们的工作涵盖基础科学(分子生物学、结构生物学、免疫学)和技术创新。
LMB不仅自身有许多重要发现,还为世界上培养了一批优秀的科学家。
LMB起源于1947年,当时物理学家小布拉格是卡文迪许实验室主任,他向英国医学研究委员会(MRC)提出建立“生物系统的分子结构单元”,由MRC资助,设立在卡文迪许实验室内,起初成员是佩鲁兹和他的学生肯德鲁,以后克里克、赫鲁黎、沃森等人陆续加入(克里克是做佩鲁兹的研究生、沃森是肯德鲁的博士后)。
1962年LMB得到MRC更多资助,扩大为“分子生物学实验室”,由佩鲁兹等一批生物物理学家和桑格等一批生物化学家合璧,逐渐发展成大型研究所。
这个实验室在科学环境和管理上很特殊,堪称精英管理的典范。
从1940年代起,它的研究经费就到了无需发愁的地步。
实验室实行的是精英评价制度,最初的精英选拔以后的精英。
实验室不鼓励发表论文的数目,也不在乎在什么杂志发表,而是支持扎扎实实地做长期深远或具有重大意义的研究。
佩鲁兹对血红蛋白结构研究从1939年开始,一直进展缓慢,直到1953年技术改进之后,才于1959年得到较高分辨率的结构。
布勒呐1963年开始说要做线虫,1965年正式提出,直至1974年才发表第一篇关于线虫的论文。
桑植和萨尔斯顿的进文也不多。
如果经常有人在后加催促,很难说他们能不能做出那些重要工作。
布勒呐们桑格在“慢工出细活”时,固然有其以前所建立的名声,而佩鲁兹和萨尔斯顿在“慢腾腾”地前进时,并没有其他的名望,完全靠环境如管理体制的允许和支持。
这样的精英管理造成的环境,使得有才能的科学家对自己在科学上的要求会特别高。
LMB的科学家不分年资,互相激励支持,并形成良性循环。
物理学家布拉格用自己的诺贝尔奖声望在佩鲁兹缓慢的阶段支持了他和肯德鲁,佩鲁兹和肯德鲁多半时候允许并支持克里克和沃森做跟导师无关的研究。
佩鲁兹和肯德鲁虽然名义上分别是克里克和沃森的老师,在1953年克里克采口沃森研究出DNA结构后,他们却没有丝毫的妒忌,而是在自己的研究方向还上继续努力,终于在1959年得到比较好的蛋白结构,从而有了1962年四位昔日师生在斯德哥尔摩一同登台领奖的动人景观。
LMB虽然地处英国上流教育中心,但它兼容并蓄,不拘一格地收罗各地人才。
它重视科学家的工作,但不在乎科学家的性格和研究风格的差别。
以沃森、克里克、布勒呐为代表的才华溢于言表的人,在实验室可以和能够挑战自己的人交流争论;而像佩鲁兹、桑格等为人处事低调者,在实验科学发现是不能计划的介绍分子生物学实验室这样的研究机构,不难看出其独特的优点:创造良好的科学环境;改进管理体制和方法;营造从科学家到学生层面的科学工作者之间相互的激励和支持;不拘学历、出身和其他表象,由精英选拔和支持其他人才;等等。
这些优点也许值得中国参考。
有一点尤其值得思考,就是佩鲁兹所说的:科学发现是不能计划的。
原创的科学是不可能由任何人(行政人员或者科学家)的计划来产生的,这本是不难理解的道理。
对佩鲁兹而言,更是他60多年从近处观察物理和生物学精英的体会。
一些希图产生科学发现的宏伟设想和规划,最终所需经费和人员也许多于LMB,但其结果并不比LMB的好。
这样时雇况在中国并不是没有。
195o年代后,中国有过“两弹一星”这样的大规模的科技项目,且取得了重要成果。
“两弹一星”是必要的,目是有成效的,但这样的方式不是科学研究的常规,不是经常可以有的。
创造好的科学环境,支持小规模的科学研究,让有能力的人冒险和努力,似乎是更有效的常规方针。
我不是说中国一定要有这样的机构。
在任何地方重造像LMB这样的机构,都是不容易的。
但是,目前中国科技体制在进行姻当大的变化,一个重要目标星“和国际接轨”。
在纪念DNA五十周年的时刻,我举出LMB的例子,部分目的是谈一桩科学趣事,部分目的则是想使更多的人了解到国际科学管理体制多样性。
这样,也许中国就不会认定美国目前占主导地位的模式是中国要和“国际接轨”的推一模式。
美国目前的主导模式是要求几年(3年到5年)之内要在影响力大的杂志上发表论文(虽然如果有根本性发现,在美国是受尊敬和肯定的,而且美国也有这样的发现),但这一模式是否最有利于科学家从事研究,是有争议的。
这里介绍的传统的LMB不同于美国目前的模式。
日前德国最重要的研究机构一一马普学会(规模如中科院有许多研究所)的模式也不同于美国。
马普是以较大量经费支持约230个所长,每个所长主持相当于一个小系规模的实验室,提倡开展长期和根本的科学研究。
是否期如何选择美国目前的主导模式、德国马普模式、英国LMB模式和其他模式,如何进行结合,是需要探讨的,而不是简单地靠和国际接轨可以解决的。