量子力学黄金年代的逝去

　　话说有人的地方就有江湖，学术圈也不例外，科学家对于学术成就的渴望就好比武林人士对于武林盟主的渴望。回望上世界40.50年代，刚刚过了量子力学的黄金年代，当时量子力学的各方面理论逐渐成熟，许多物理家和化学家其实还挺尴尬的，可以说是错过了建立丰功伟绩的大机会。

　　话说有一天，量子力学奠基人之一的薛定谔在一所学校做个系列演讲，就是提出“薛定谔的猫”的科学家，他在当时是大神级科学家的存在，不过此时的薛定谔已经年迈。这个系列演讲后来变整理成书，这本书叫做《生命是什么》。

　　这本书可以说奠定了未来几十年生物学的发展。薛定谔发现一个问题：

　　X射线只能影响很少的一部分原子，可是果蝇经过X射线照射之后就会发生变异，这说明决定生物性状的是很小的一撮原子。

　　这一小撮大概是100万~337万个原子，它们松散地聚集在一起，但是原子是有热运动的涨落的，所以很难维持形态不变，但生物的性状却十分稳定，所以原子一定是通过某种极其特殊的结构才让自己稳定下来的。

　　这观点一亮出来，直接改变了许许多多物理学家和化学家的研究方向，他们顿时发现虽然错过了量子力学的黄金年代，但是他们正在迎来一个跨界的好机会，那就是对DNA分子结构的探究。而研究方法竟然是可以用到自己的老本行：物理和化学。

　　只要谁能提出正确的模型，那绝对可以拿到诺贝尔奖，并且名垂青史的，可以说是一场没有硝烟的战争。

　　三股势力的争夺战

　　当时加入这场大战的主要有三股势力，其中最具名望的是化学家莱纳斯·鲍林。他早早就成了名，还在1954年拿下了诺贝尔化学奖，后来因为反对制造原子弹又在1962年拿了一次诺贝尔和平奖。

　　除了莱纳斯·鲍林领衔的团队之外，剩下的两股势力就显得单薄许多。

　　首先是实验物理学家富兰克林和威尔金斯领衔的伦敦大学国王学院代表队。

　　伦敦大学国王学院

　　这支代表队的优势就在于他们有技术：X射线衍射技术。说白了就是可以给DNA拍照。

　　其次是生物学家沃森和物理学家克里克领衔的剑桥大学卡文迪许实验室代表队。

　　无论是国王学院代表队还是卡文迪许实验室代表队都对这场大战超级重视，毕竟这四位还只是学术圈的小将，如果谁能最先提出DNA正确的结构模型，那一定会一战封神。

　　起初，这场大战的领先者是富兰克林和威尔金斯，他们采用的方法叫做X射线衍射技术。用X射线研究DNA是很有用处的，也是人类发现DNA的关键。

　　就像刚才提到薛定谔给出的结论一样，之所以不能用可见光，是因为可见光的波长比DNA分子要长得多，这就好比用米尺去测量跳蚤一样。

　　X射线而不同一般光线，是因为X射线的波长比分子要小，X射线遭遇到晶体分子后，就会向不同方向发生弯折，而具体的散射方向都是由原子排列的位置决定。改变方向的X射就会形成图像，这个图像就叫做衍射图，可以用一种感光纸捕捉到。

　　如果分子中原子排列很规则，生成的图像就会呈现清晰、又互不干扰的点。不同的晶体结构收获的X射线衍射的图像是不同。

　　大概你可以理解成给DNA做了个投影，就好像人被光照了之后会有影子是一个意思。不过人实实在在，DNA可是很容易发生形变，而且获取纯净的DNA分子在那个时代真的很难很难。

　　国王代表这头先是通过X射线技术得到了A型，B型，Z型三种DNA分子结构模型。

　　为什么这样呢?这是因为DNA实在太小了，很容易受到外界因素的干扰，所以在不同的外界条件下，会有不同的模型。

　　后来，富兰克林又拍出了一张足以载入史册的X射线衍射图，江湖人称：51号衍射图。这其实是完美符合B型结构的。这张图后来也成为了这场大战的关键。

　　这张图的出现，基本上确立了DNA双螺旋结构的特点。当时的学术圈其实也都大概能猜得出DNA的双螺旋结构，只不过科学的研究是不能光靠嘴说的，重点要证明出来。

　　只是富兰克林很谨慎，因为她一直没搞明白为什么会有A型的结构?所以，她一头扎进研究A型结构出现的原因。

　　之所以她不着急发表论文，还有一个原因就是她对研究成果和照片都是严格保密的，不会透漏出去。她很清楚这场大战需要争分夺秒，但是她现在是遥遥领先的。

　　至于卡文迪许实验室代表队就比较悲壮，他们没有高科技辅助，而且属于无名小卒。不过人家理论知识很扎实，要知道不管是威尔金斯还是富兰克林可都是实验物理学家，而沃森是地道的生物学家，克里克是地道的理论物理学家，他们都有非常坚实的理论基础，对于这两位仁兄来说，只要有了数据和照片，他们是要比富兰克林更容易得出最终的模型的。而恰恰他们还很会搞地下工作。

　　卡文迪许实验室

　　他们先是通过自己的老板得知富兰克林申请项目经费时提供的论文的数据，从中获知了富兰克林应该有最清晰的DNA照片;其次，他们还利用富兰克林去对付另外一个竞争对手莱纳斯·鲍林。最后，他们开始勾搭威尔金斯，成功完成挖角;

　　当时莱纳斯·鲍林准备发表关于遗传物质结构的论文，沃森和克里克觉得大事不好，他们知道莱纳斯·鲍林的模型是有问题的，但苦于自己没有能力证明莱纳斯·鲍林论文有问题的证据。

　　于是，找到富兰克林，跟她说莱纳斯·鲍林要发表论文，富兰克林就去和莱纳斯·鲍林沟通，并当场指出了莱纳斯·鲍林的错误。莱纳斯·鲍林撤回了论文，正好赶上了冷战，他跑去反对原子弹，再没功夫搞研究，于是退出了这场战斗。

　　紧接着，沃森和克里克开始勾搭威尔金斯，并成功说服了威尔金斯。威尔金斯在不经过富兰克林同意的情况下把富兰克林的工作成果和数据都给了竞争对手沃森和克里克。

　　看到数据和照片后，沃森和克里克大喜过望，里面投入研究和计算，以最快的速度发表论文。

　　沃森和克里克研究DNA时的手稿

　　我们熟悉的DNA双螺旋结构也就是在这个时候被公布了出来。在这篇论文里，沃森和克里克提到引用了国王学院代表队没有公布的数据和照片，连一句鸣谢富兰克林的话都没有。

　　从此，沃森和克里克、威尔金斯和富兰克林交恶，富兰克林出走国王学院换了研究方向。5年后，富兰克林因为长期在X射线下工作的原因，患了癌症去世，年仅37岁。

　　又过了四年，诺贝奖颁给了沃森，克里克，威尔金斯。他们赢了这一场战争的最终胜利。

　　而DNA双螺旋结构也亿沃森和克里克的名字来命名，常常被人称为沃森克里克双螺旋结构。

　　就连中途放弃的莱纳斯·鲍林也因为反对原子弹而拿到诺贝尔和平奖，只有富兰克林成为了最后的输家，恰恰又是她拍出那张著名的“51号衍射图”，这真的很让人唏嘘。

　　沃森、克里克、威尔金斯和富兰克林之间的恩怨也成为了生物学历史上最著名的一场悬案，后世许多人都在为富兰克林鸣不平。关于这场大战，我们就说到这里。

　　最后，再回到开头，薛定谔在《生命是什么》当中预言DNA可能的情况，并指明了研究路线。这条路演化出了分子生物学。

　　不过他还在书中指出了另一条生物学发展的路径，他认为生物需要解决“生命为什么能够负熵而生”的问题。而这个问题至今还没有一个科学家可以给出具有说服力的解释。但这个问题始终是萦绕在生物学家头上挥之不去的阴影，希望这个阴影能尽早散去。