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线数据为双螺旋结构提供了强有力的佐证。他们正抓紧时间把这些结果整理成

文，并打算与我们宣布碱基对的文章同时发表。《自然》杂志是迅速发表科学创

见的理想刊物。要是布喇格和兰道尔两人也热烈支持这些文章的话，那么编辑

收到手稿后一个月内就可以发表了。但是，金氏学院研究小组要发表的文章并

非只此一篇。除了威尔金斯和他的同事外，罗西和戈斯林也将单独报道他们的

研究成果。

罗西爽快地接受了我们的结构模型，这使我起初惊讶不已。我曾担心她那

敏锐而又固执的头脑会禁锢于她自己提出的反螺旋结构之中，因而节外生枝地

提出种种与此无关的问题，以致造成对于双螺旋结构正确性的怀疑。然而，象

其他人一样，她也领悟到了碱基对的妙处，并且承认这样绝妙的结构当然不会

是错误的。况且，在她得知我们的结果之前，X 射线的证据也迫使她不得不朝

着承认螺旋结构的方向迈进一步、她的X 射线数据要求骨架位于分子外部。而

且，如果必须用氢键联结碱基对的话，那么她是没有理由对A--T和G--C碱基

对的独特性提出异议的。

与此同时，我和克里克对于罗西的强烈反感也骤然消失。开始时我们十分

犹豫，不知是否应该与她共同讨论双螺旋问题。我们怕她会象以前那样怒气冲

冲。但是，克里克在伦敦同威尔金斯讨论X 射线图谱的细节时，就注意到了她

的态度已经有所改变。他起初认为罗西并不想同他来往，因此主要是同威尔金

斯交谈。但是后来，他觉察到罗西期望在X 射线晶体学方面得到他的指点，并

准备消除那毫不掩饰的敌意而代之以平等的讨论。罗西十分高兴地给克里克看

了她的数据，克里克也因此得以头一次认识到，罗西关于糖和磷酸骨架是在分

子外部的论断是如此确凿可靠。在这个问题上，她过去发表的毫不妥协的言论，

正反映了她的第一流科学水平，而决不是一个迷途的女权主义者的感情用事。

她认为我们过去鼓吹建造分子模型，反映了一种严肃的科学方法，而不是懒汉

为了逃避高尚的科学事业所需要的艰苦工作，而采取的一种偷懒办法。这一点，

她表示欣赏，因此促使她改变了态度。后来我们了解到，罗西同威尔金斯和兰

道尔之间的纠葛，是由于她想伺共事者保持平等关系而造成的。这一点是可以

理解的。她到金氏学院实验室不久，就向传统的等级观念挑战，为未能施展她

那晶体学方面的才能而大发雷霆。

那个星期，从帕萨迪纳来的两封信都谈到了鲍林的碱基对仍无眉目。第一

封信是德尔布吕克写的，信中说鲍林刚刚开了个讨论会。他在会上对他的DNA

结构作了一些修正。在他的同事柯瑞（R.B.Corey）精确测量原子间距前, 鲍林

寄到剑桥的手稿就已经发表了。这种做法很有些反常。直到完成这种精确测量

后，他们才发现有几处原子间距是不对的，而且决非通过轻微的修改所能弥补

的。因此，鲍林的结构模型仅从简单的立体化学角度看也是不现实的。然而，

他还想借他的同事肖梅克（Verner Schomaker）的修改意见挽回败局。如此修改

的结构，磷原子则旋转了45度。这样，就可以使氧原子形成氢键。在鲍林讲演

后，德尔布吕克告诉肖梅克，他不相信鲍林是正确的。因为他刚刚接到我的信，

知道我对DNA结构已有了新见解。

德尔布吕克的这个评论立即传到了鲍林耳中。他很快给我来了封信。信的

开头暴露了他的紧张不安，措辞也很含糊，只是邀请我去参加一个蛋白质会议。

他决定在这个会议上增加核酸的内容。接着他就把话讲明白了，要我把给德尔

布吕克的信里谈到的那个漂亮的DNA新结构的详细内容告诉他。读到这里，

我不由得深深吸了一口气。因为我意识到在鲍林发表讲演时，幸亏德尔布吕克

还不知道关于互补双螺旋的事。他谈的还是“同类配对”观点。好在我的信寄

到加州理工学院时，碱基对已有了结果。不然的恬，我就会处于一种可怕的境

地，也就是说，我就不得不通知德尔布吕克和鲍林说我写那封信完全是一时冲

动，信中说的那个看法其实刚刚诞生十二个小时，后来仅仅活了二十四小时就

死了。

就在那个星期的晚些时候，托特同几个年轻同事一起从化学实验室来此作

了一次正式访问。在前一星期，克里克几乎每天都要向别人把这一结构模型及

其意义详详细细说上几次。这些天来，他的热情依然有增无减。每当我或多纳

休听到克里克一面说着一面把一张张陌生的面孔领进办公室时，我们总是要退

避到外面去，直到那些被说服了的客人一个个离去，办公室恢复平静之后，我

们才又回来。但是对托特可不能采取这种态度，因为我想让他告诉布喇格，我

们是完全按照他的指点的关于糖和磷酸骨架的化学常识行事的。托特对酮式构

型也表示赞同，说他的有机化学家朋友画的那些烯醇基团结构纯粹是武断从事。

他对克里克和我在化学方面做出了出色的成就表示祝贺，然后就走了。

不久，我便离开剑桥前往巴黎，准备在那里呆上一个星期。我与鲍里斯.伊

弗留西及哈瑞特·伊弗留西（HarrietEphrussi）的巴黎之行是几周以前安排好的。

既然我们的工作看上去已经大体完成，我没有理由推迟这次访问。这次访问使

我有机会第一个把双螺旋告诉伊弗留西和勒夫实验室的工作人员。对这次访问

克里克却很不高兴。他说把如此重大意义的工作中断达一星期之久实在太长了。

然而，我对于任何劝我严肃认真的忠告，是一向听不进去的。尤其是肯德鲁刚

给克里克和我看了一封查戈夫给他的来信。信里提到了我们，并附带想打听一

下我们这些科学界的丑角的工作现在搞到了什么程度。

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鲍林是从德尔布吕克那里第一次听到双螺旋的。在那封有关互补链的信末尾，

我曾要求德尔布吕克不要把这个消息告诉鲍林。我还多少有点担心，怕忙乱中

会出差错。我们想能有几天时间消化我们的理论，暂时还不希望鲍林考虑碱基

对的氢键问题。可是，我的请求没有得到重视。德尔布吕克要告诉他的生物学

实验室的每个人。他知道数小时内，消息就会从他的实验室传到鲍林的办公室。

再说，鲍林也曾要求德尔布吕克一有消息就告诉他。更主要的是，德尔布吕克

对在科学研究中实行保密的作法是深恶痛绝的。他不想让鲍林为此事再牵肠挂

肚。

鲍林和德尔布吕克一样，得到消息后由衷地感到高兴。如果换在平常，鲍

林肯定会为自己观点的优越性极力辩解。可是这一次他不得不由于自体互补

DNA分子的重要生物学意义而最终退出这次角逐。不过，在认输之前，他很想

看看金氏学院研究小组得到的证据。他希望在三个星期后，也就是四月份的第

二周，去布鲁塞尔参加一个关于蛋白质的索尔维（solvay）会议时，能看到这方

面的材料。

3月18日，我刚从巴黎回来就从德尔布吕克的信中得知，鲍林已了解了我

们研究DNA的情况。因为碱基对的证据越来越充分，我们也就不在乎了。一

个关键性的消息是在巴斯德研究所偶尔得到的。在那儿我碰到一位加拿大生物

化学家怀特（Gerry Wyatt）。他知道许多有关DNA的碱基比率，并且刚刚分析

过T2、T4和T6噬菌体的DNA。在过去两年中，人们传说这种DNA缺少胞嘧

啶。这种现象很奇怪。很明显，从我们的模型看这是不可能的。可是怀特声称，

他和科恩（seymour Cohen）以及赫尔希证明这些噬菌体内含有一种弱型胞嘧啶，

也就是5-羟甲基胞嘧啶。最重要的是它的数量与鸟嘌呤相等。既然5-羟甲基胞

嘧啶与胞嘧啶一样，可以形成氢键，这就为双螺旋结构又提供了一个绝妙的证

据。还有一件事情也很叫人高兴，那就是这些数据非常精确，这比以前进行的

分析工作更进一步地证实了腺嘌呤、胸腺嘧啶以及鸟嘌呤都与胞嘧啶等量。

我不在的时候，克里克就着手进行A型DNA分子结构的研究。威尔金斯

实验室以前的工作表明，结晶的A型DNA纤维在吸收了水分后能够变长，并

转变为B型。克里克推测，把碱基对倾斜可以得到一个更为紧凑的A型DNA

结构，可以沿纤维轴使碱基对的距离缩短到2.6埃。他于是着手建造一个碱基

对倾斜的模型。尽管这比建造一个更为松散的B型结构要困难些, 但是等我回

来时，一个满意的A型模型已经搞出来了。

下一个星期，我们为《自然》杂志写的论文第一稿已经分发出去，其中两

份手稿送到了伦敦，请威尔金斯和罗西指教。他们除了要我们提一下在我们之

前，他们实验室里的弗雷泽就已考虑过氢键联结碱基的问题以外，没有表示实

质性的反对意见。可是，对于弗雷泽研究工作的细节，我们以前一直一无所知。

他一直在研究由氢键在正中联结的三个碱基。当时我们知道其中许多互变异构

体都是错误的。因而，他的见解看来并不值得重提，即使重提，结果也只能迅

速重新埋葬。可是，威尔金斯知道我们持不同意见时，好象有点不太高兴。于

是，我们在文章中又写进几句必要的补充说明。罗西和威尔金斯两人各自的论

文基本上包括了相同的内容，并都用碱基对阐述他们的研究结果。克里克曾想

扩大篇幅详细论述DNA结构的生物学意义。然而，他后来终于意识到还是简

单提一下为好，因此写下了这样一句话：“我们当然注意到了我们提出的专一碱

基对直接揭示了遗传物质的一种可能的复制机理”。

给布喇格爵土看的是那篇论文的最后定稿。他建议在文体上略加修改，然

后就很热情地表示愿意写一封推荐信，连同这篇文章一起寄给《自然》杂志。

DNA结构问题得到解决使布喇格感到由衷的高兴。一个明显的原因就是这顶成

果是在卡文迪什实验室完成的，而不是在帕萨迪纳实验室。更为重要的是，这

项成果是如此出乎意料的漂亮，同时，他四十年前创立的X射线方法在探索生

命本质的工作中发挥了重要的作用。

在三月底最后的一个周末，文章已最后定稿并准备打印了。可是卡文迪什

实验室的打字员不在，这项简单的工作就交给了我的姐姐。说服她这样度过一

个周末的下午是不成问题的。因为我们对她说，她所参加的这项工作称得上自

达尔文的“进化论”发表以来，在生物学领域内最轰动的事件。在她打字时，

克里克和我就站在她旁边。这篇九百字的文章是这样开头的：“我们拟提出脱氧

核糖核酸（DNA）盐的一种结构。这种结构的崭新特点具有重要的生物学意义”。

星期二我们把这篇稿子送到布喇格的办公室，4月2日星期三，就送到了《自

然》杂志编辑手中。

星期五晚上鲍林抵达剑桥。他在赴布鲁塞尔参加索尔维会议途中，在剑桥

作短暂停留。一方面看望彼得，另一方面可以看看模型。彼得竟不加思索地将

他安排在“老妈”旅馆。我们很快就发现，他其实更喜欢另找一家旅馆。与外

国女孩子共进早餐并不能弥补他房间里没有热水的不足。星期六清晨，彼得把

他父亲领到了办公室。鲍林先和多纳休聊了一些加州理工学院的新闻。接着他

就参观了模型。尽管他仍然想了解金氏学院实验室的定量测定结果，但是，我

们只给他看了罗西的B型结构原始照片的复本，以此为我们的论点提供证据。

王牌都在我们手里。这样，他温文尔雅地表示，我们确实解决了DNA的结构

问题。

这时布喇格来找鲍林，要鲍林和彼得一起到他家吃午饭。那天晚上，鲍林

父子以及我和我姐姐一起参加了克里克夫妇在“葡萄牙地”为我们举行的一次

家宴。大概是因为鲍林的出席，克里克多少有点沉默，尽量让鲍林对我姐姐和

奥迪尔大献殷勤。虽然我们喝了不少葡萄酒，可是话不投机。我感到鲍林情愿

同我这个乳臭未干的后生谈话，而不愿同克里克多啰嗦。谈话没有持续多久，

因为鲍林还未习惯加利福尼亚与剑桥的时差，觉得有些疲惫不堪。这样，晚宴

在午夜时分就结束了。

第二天下午，我姐姐和我飞往巴黎，又过一天，彼得也来和我们会合。十

天以后，我姐姐将乘船到美国，然后再去日本，同她在大学结识的一个美国人

结婚。这是我们呆在一起的最后几天了。至少今后再也不能如此无忧无虑了。

这种无忧无虑是摆脱了很容易叫人又爱又讨厌的中西部地区和美国文化传统羁

绊的象征。星期一清晨，我们去佛宝瑞·圣·荷璃（Faubourg St．Honore）最

后一次领略它的迷人风光。在那儿，我突然发现了一家出售各种时髦阳伞的商

店。我想应该买一把送给我姐姐，作为给她的结婚礼品。于是我就买了一把。

后来，我姐姐找了一位朋友去喝茶，而我则穿过塞纳河回到卢森堡宫附近我们

住的旅馆去了。那天正是我的生日，晚上彼得要来向我表示祝贺。可是，现在

我却是孤零零的一个人，望着那些在圣·吉门（St．Germain des Pres）附近的

长发姑娘。我知道她们对我不会感兴趣的。找已经二十五岁，早过了风流年华。

尾声本书所提及的人物现在几乎都还健在，并仍在积极从事研究工作。卡

尔喀已来美国任哈佛医学院的生物化学教授。肯德鲁和佩鲁兹仍留在剑桥，继

续从事蛋白质X射线的研究。他们因这方面的成就获得了1962年度的诺贝尔

化学奖金。布喇格爵士在1954年移居伦敦，任皇家学院院长。他对蛋白质结构

仍然怀有浓厚的兴趣。赫克斯利在伦敦呆了几年，就回剑桥继续从事肌肉收缩

机理的研究。克里克在布鲁克林呆了一年后又回到剑桥，探索有关遗传密码的

性质和作用。在过去的十年里，他已被世界公认为这一领域首屈一指的人物。

威尔金斯这几年仍把精力集中在DNA工作上。他和他的同事们证实了双螺旋

结构的基本特征无疑是正确的。后来，他对核搪核酸的结构又作出了重大贡献。

接着他就转向神经系统的组织和作用的研究。彼得现住在伦敦，在伦敦大学院

教授化学。他那位在加州理工学院执教的父亲最近已经退休。现在他的科学工

作集中于原子核结构和理论结构化学的研究上。我的姐姐伊丽莎白在东方居住

了多年，现在同她的那位出版商丈夫以及三个孩子住在华盛顿。

本书所述事实与细节，凡与他们记忆不符之处，只要他们愿意，鄙人欢迎

指正。不过遗憾的是，罗莎琳德·富兰克林已于1958年中年夭折，时年37岁。

鉴于我曾对她的学术和个人品德方面有过错误的评价（如本书的前半部记述的

那样）。所以现在有必要阐述一下她所取得的成就。她在金氏学院实验室所从事

的X射线的研究工作越来越被认为是杰出的。区别DNA的A型和B型结构，

这项工作本身就足以使她赢得声誉。更为出色的是，她在1952年就曾运用帕特

森重叠法证明磷酸基团必定是在DNA分子的外部。其后，她转到贝纳尔实验

室，着手于烟草花叶病毒的研究。她的工作使我们关于TMV螺旋结构的定性

概念很快发展成一幅精确的定量图谱，从而确定了基本的螺旋参数，证实了核

糖核酸链处于从中心轴到外周的中间位置上。

因为我后来在美国任教，所以不象克里克那样能经常见到她。她常向克里

克请教，每当她干出什么漂亮的工作时，她也来征求克里克的意见，直到克里

克赞同她的推理后方才放心，我们之间过去不愉快的争执，那时已经忘得一干

二净。我与克里克都极为赞赏她那正直的品格和宽宏大量的秉性。只是在多年

之后，我们才逐渐理解了这位才华横溢的妇女。她为了取得科学界的承认进行

了长期的奋斗，而这个世界往往把妇女仅仅看作是研究工作之余的一种消遣玩

物。在她意识到自己的生命垂危时，她没有叹息和抱怨。直到去世前的几个星

期，她还在不遗余力地从事着高水平的工作。富兰克林这种勇敢的精神和高贵

的品质是值得我们学习的。

沃森和克里克

1953年4月25日

我们拟提出脱氧核糖核酸（DNA）盐的一种结构。这种结构的崭新特点具

有重要的生物学意义。

鲍林和考瑞曾提出过一个核酸结构。他们在发表这一结构之前，欣然将手

稿送给我们一阅。他们的模型包含磷酸接近纤维袖，碱基在外周的三条多核苷

酸链。我们觉得这样的结构是不够满意的，其理由有二：（1）我们认为进行过

X射线衍射分析的样品是DNA的盐而不是游离的酸。没有酸性氢原子，接近

轴心并带负电的磷酸会相互排斥。在这样的条件下，究竟是什么力量把这种结

构维系在一起，尚不清楚。（2）范德瓦尔力距似显太小。

弗雷泽曾提出过另外一种三条多核苷酸链的结构（将出版）。在他的模型中，

磷酸在外边，碱基在内部，并由氢键维系着。他描述的这种结构也不够完善，

因此，我们将不予评论。

我们拟提出一个完全不同的脱氧核糖核酸盐的结构。该结构具有绕同一轴

心旋转的两条螺旋链（见图）。根据化学常识我们假定，每条链包括联结β-D-

脱氧呋喃核糖的3',5'磷酸二酯键。两条链（不是它们的碱基）与纤维轴旋转对

称垂直，并呈右手螺旋。由于旋转对称性，两条链的原子顺序方向相反。每条

链都与弗尔伯格的第一号模型粗略地相似；即碱基在螺旋内部，磷酸在外边。

糖的构型及其附近的原子与弗尔伯格“标准构型”相似，即糖和与其相联的碱

基大致相垂直。每条链在z向每隔3.4埃有一个核苷酸。我们假定，同一条链

中相邻核苷酸之间呈36度角，因此，一条链每10个核苷酸，即34埃出现一次

螺旋重复。磷原子与纤维轴之间的距离为10埃。因为磷酸基团在螺旋的外部，

正离子则易于接近它们。

这个结构模型仍然有值得商榷之处，其含水量偏高，在含水量偏低的情况

下，碱基倾斜，DNA的结构会更加紧凑些。

这个结构的一个新特点就是通过嘌呤和嘧啶碱基将两条链联系在一起。碱

基平面与纤维轴垂直。一条链的碱基与另一条链的碱基通过氢键联系起来形成

碱基对。两条链肩并肩地沿共同的之向联系在一起。为了形成氢键，碱基对中

必须一个是嘌呤，另一个是嘧啶。在碱基上形成氢键的位置为嘌呤的1位对嘧

啶的1位；嘌呤的6位对嘧啶的6位。

假定核酸结构中碱基仅以通常的互变异构形成（即酮式而非醇式构型）出

现，则只能形成专一的碱基对。这些专一碱基对为：腺嘌呤（嘌呤）和胸腺嘧

啶（嘧啶），鸟嘌呤（嘌呤）和胞嘧啶（嘧啶）。

换言之。按照这种假设，如果一个碱基对中有一个腺嘌呤，在另一条链上

则必然是胸腺嘧啶。同样地，一条链上是鸟嘌呤，另一条链上必是胞嘧啶。多

核苷酸链的碱基顺序不受任何限制。因此，如果仅仅存在专一碱基对的话，那

么，知道了一条链的碱基顺序，则另一条链的碱基顺序自然也就决定了。

以前发表的关于脱氧核糖核酸的X射线资料，不足以严格验证我们提出的

这种结构。至今，我们只能说它与实验资料粗略地相符合，但在没有用更加精

确的结果检验以前，还不能说它已经得到了证明。在本文后面发表的一篇短文

提供了一些精确的数据。但是，我们在搞出这个DNA结构以前，并不知道该

文报告的详细结果。这个结构模型虽然不是完全地，但主要地是根据已发表的

资料和立体化学原则建造起来的。

我们当然注意到了，我们提出的专一碱基对直接地表明遗传物质的一种可

能的复制机制。

该结构的全部细节，包括建造模型的一些条件以及原子的同向性等问题将

另行发表。

我们非常感谢多纳休经常向我们提出建议和批评，特别是关于原子间距问

题。我们也得到伦敦金氏学院威尔金斯博士、富兰克林博士及其同事们一些尚

未发表的实验结果和思想的鼓舞。作者之一（沃森）由美国小儿麻痹症国家基

金会（Natiortal Foundation for lnfantile Para1ysis，U.S.A。）奖学金资助。

剑桥卡文迪什实验室，医学研究委员会生物分子结构研究单位，1953年4

月2日。

参考文献

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U.S．Nat.Acdd．Sci.，39，84 （1953）.

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E.,Biochim。 Biophys, Acta，9，402 （1952）。

[4]Wyatt，G.R.，J.Gen.Physiol，36，201（1952）。

[5]〕Astbury，W.T.,Symp. Soc. Exp．BiOl.,l，Nucleic Acid,66

（Camb.Univ.press，1947）.

[6]Wilkins，M.H.F．，and Randall，T.T.，Biochim，Biophys。 Acta. 10，192

（1953）.　　

脱氧核糖核酸结构的遗传学意义

沃森和克里克

1953年5月30日

活细胞中脱氧核糖核酸（DNA）的重要性是无可争议的。在一切分裂着的

细胞中，DNA如果不是全部，至少也是大部分存在于细胞核内。DNA是染色

体的主要组成成分。很多证据部说明它是染色体一部分（如果不是全部）遗传

性状的携带者，也可以说它本身就是基因。但是，至今尚无证据能够说明遗传

物质究竟是怎样进行精确自我复制的。

最近，我们提出了一个脱氧核糖核酸盐的结构模型。这个模型如果正确的

话，就直接地解释了遗传物质自我复制的机制。与我们的前文同时发表的伦敦

金氏学院学者们的X射线资料，定性地支持我们的结构模型而与以前提出的所

有结构模型都是矛盾的。虽然这一结构模型尚需更多的X 射线资料加以证实，

我们充满信心地认为，现在就讨论它的遗传学意义是正确的。为此，我们假定

脱氧核搪核酸盐的纤维并非由于制备方法而产生的矫作物。威尔金斯及其同事

们曾经指出，由分离出的DNA纤维和某些完整的生物材料，如精子头部和噬

菌体颗粒等，同样可以得到类似的X射线图谱。

脱氧核糖核酸的化学结构现在已经完全确立了。如图1所示，它是一个很

长的分子，以有规律地交替出现的糖和磷酸构成其骨架。每一个糖联结一个含

氮碱基，而碱基又有四种不同的类型（我们认为5-甲基胞嘧啶与胞嘧啶等同，

因为两者在DNA结构中皆能很好地参与碱基配对）。两种可能出现的碱基——

腺嘌呤和鸟嘌呤为嘌呤；另外两种——胸腺嘧啶和胞嘧啶为嘧啶。迄今所知，

多核苷酸链中碱基顺序是无规律的。由磷酸、糖和碱基构成的单体称核苷酸。

我们这个具有生物学意义的结构模型的第一个特点，在于它不是由一条而

是由两条（多核苷酸）链所构成。这两条链皆绕一个共同的纤维轴旋转，如图

2所示。一般认为DNA汉有一种化学结构形式，因此螺旋结构中只应有一条链。

但是，X射线所得密度图强有力地证明螺旋结构中有两条链。

另一个有生物学重要意义的特点是这两条链维系在一起的方式。这种方式

表现为碱基间形成的氢键，如图3所示。碱基以配对方式联结在一起，即一条

链上一个碱基与另一条链上上个碱基通过氢键联结在一起。关键问题在于螺旋

结构中仅能形成某些专一的碱基对，为了维系两条链，碱基对中一个碱基是嘌

呤，另一个则必定是嘧啶。否则，如果一个碱基对包含两个嘌呤，两条链之间

则容纳不下。

我们相信，碱基几乎完全以常见的互变异构形式存在。果真如此的话，形

成氢键的条件则是非常严格的。仅能形成的碱基对为：

腺嘌呤与胸腺嘧啶

鸟嘌呤与胞嘧啶

碱基间形成氢键的方式如图4和图5所示。碱基对能以两种方式形成。例

如，两条链上都可能出现腺嘌呤。一条链上出现腺嘌呤，则另一条链上和它配

对的碱基必是胸腺嘧啶。反之亦然。

最近的分析结果指出，在测定过的各种来源的DNA样品中，腺嘌呤的数

量接近胸腺嘧啶的数量，鸟嘌呤的数量接近胞嘧啶数量。但是，腺嘌呤与鸟嘌

呤的比值则因来源不同而不同。这些分析结果强有力地支持碱基配对法则。事

实上，多核苷酸链的碱基顺序如果是无规律的话，除了求助于我们的配对法则

外，要解释这些分析结果是很困难的。

我们的结构模型中磷酸和糖的骨架是完全规则的。而在这种结构中任意碱

基对顺序都是合适的。这一模型说明，在一个很长的分子中可以有很多交换不

同的碱基排列顺序。因此，这似乎表明严谨的碱基顺序就是携带遗传信息的密

码。如果已知两条链中一条链的碱基顺序，根据专一碱基对法则，可以准确无

误地写出另一条链的碱基顺序。可见，一条链与另一条链是互补的。正是这一

特点表明了脱氧核糖核酸分子是如何自我复制的。

以前讨论目我复制通常要涉及样板或模板这个概念。曾经提出过直接自我

复制的样板论，也有过由样板产生“副本“，“副本“反过来作样板再产生初始

的“正本“的说法。但是，这两种观点都没有具体解释这一过程是如何在原子

和分子水平上进行的。

现在，我们的脱氧核搪核酸模型实际上是一对样板。这两条祥板是彼此互

补的。我们假定，在复制之前氢键断裂，两条链解开并彼此分离。然后，每条

链都可以作为样板，在其上形成一条新的互补链。这样，我们最后得到了两对

链，而此前我们汉有一对链。而且，在复制过程中，也是严格符合碱基对顺序

的。

仔细琢磨一下我们的模型表明，如果一条链（或它的有关部分）呈螺旋结

构，复制就很容易进行。我们设想，细胞在其生活阶段中合有大量游离核苷酸

（严格他讲应是多核苷酸的前体）可以被细胞利用。游离核苷酸的碱基常常通

过氢键与链上一个碱基配对。我们现在假定，如果新合成的链可以形成我们设

想的这种结构，则生成新链的单体聚合化反应才有可能进行。这种观点表面上

似乎是讲得通的。除非这些核苷酸是形成我们的结构所必需的，否则，由于位

阻效应，它们就不能在初始的链上“结晶”并彼此接近最终联成一条新链。这

种聚合化反应是否需，要一个专一的酶，或者已有的单股螺旋是否可以有效地

起到酶的作用。这些都是尚侍进一步研究的问题。

因为我们的模型中两条链是相互缠绕在一起的，要分开它们必须解除这种

缠绕。两条链每34埃缠绕一周，因此，一个分子量为一百万的DNA约有150

周螺旋。不管染色体具有怎样精细的结构，仍然需要有相当数量的非螺旋部分

存在。显微镜观察的结果明确指出，在染色体有丝分裂中出现很多缠绕部分和

非缠绕部分。尽管这是宏观现象，大概也反映了分子水平上的类似情况。要并

井有条地弄明白这些过程是怎样发生的，虽然现在还有困难，我们觉得上述的

看法还是值得考虑的。

在前文中，我们提出的结构模型仍然有值得商榷之处。两条多核苷酸链之

间可以摆一条多肽链围绕同一螺旋轴旋转。邻位磷原子之间的距离为7.1埃，

与完全伸展的多肽链一个周期的距离非常接近，这或许有某种意义。我们认为，

在精子头部或核蛋白体矫作物之中，多肽链大概占据着这个位置。关于DNA

已发表的X射线图中，出现比较微弱的次级谱线（second layer-1ine）与这种观

点粗略地相符合。蛋白质在这里的功能可能是控制DNA链是否缠绕，有助于

将一条多肽链维持在螺旋构型之中，或者表现其他非专一性的作用。

我们的模型也为其他一些现象提供了可能的解释。例如，自发变异可能是

由于一种碱基偶尔以它不常有的互变异构体形式出现而产生的。另外，在减数

分裂中，同源染色体的配对可能也依赖于专一的碱基配对。我们将另外详细讨

论这些问题。

现在，我们提出的脱氧核糖核酸复制的一般概念，应该看作是一种推测。

即使这种观点是正确的，要详细描述遗传复制机制尚需很多新的发现。多核苷

酸的前体是什么？什么力量促使两条链解开？蛋白质的确切作用是什么？染色

体究竟是一对长的脱氧核糖核酸链，或者它包含一束由蛋白质联结在一起的核

酸链？

尽管这些都是不能肯定的问题，我们觉得我们提出的脱氧核搪核酸结构可

能有助于解决一个基本的生物学问题——遗传复制中样板的分子基础。我们提

出的假说是，祥板是由一条脱氧核糖核酸链的碱基组成的图案，而基因包含着

这种样板的互补碱基对。

作者之一（沃森）由美国小儿麻痹症国家基金会奖学金资助。

剑桥卡文迪什实验室，医学研究委员会生物分子结构研究单位

参考文献

[1] Watson，J．D，，and Crick，F.H，C.,Nature，171，737（1953).

[2]Wilkins，M，H．F.,Stokes，A，R.,and Wilson，H.R.，Nature，171，738

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36，201（1952）.

　DNA双螺旋与分子生物学的崛起

斯坦特

在芝加哥海德公园高中上历史课时，我知道了文艺复兴运动开始于1453年

5月29日。这一天，土耳其人攻下了康土坦丁堡。人们这时突然发现，中实际

已经过去，古典文艺和科学开始再度兴起。虽然我后来终于懂得了把某个具体

日期定为某个历史时期的开始，这种作法是多么荒唐可笑，但我仍然认为，分

子生物学时代确实开始于康士坦丁堡陷落五百年以后，甚至一天也不差。这个

时代开始于1953年4月25日。这一天，英国科学杂志《自然》发表了两位年

轻科学家——沃森（原为海德公园高中的劲敌——南海岸高中的学生）和克里

克写的一篇论文。这篇文章宣布发现了DNA双螺旋。消息传开，不胫而走，

它的内容广为流传。对遗传机制感兴趣的多数生物学家很快就认识到，从携带

遗传信息的生物大分子角度研究遗传学的时代到来了。

正如文艺复兴运动诞生于西方基督世界同东方穆斯林世界的对抗之中一

样，分子生物学在遗传学与生物化学的对峙中降临人间。遗传学创立于1865年。

盂德尔（Gregor Mendel)发表了他用种子形状和花的颜色等遗传性状各不相同的

豌豆品种进行杂交实验的结果。孟德尔曾经研究过圆形和皱形种子，红花和白

花等性状在子代植物中的分布情况。他的杂交实验结果使他得出了有机体携带

着并传递给子代很多遗传因子或称基因的著名结论。每一个基因决定一个性状，

因此有机体的全貌受其全部基因的控制，而这些基因都是由其亲代传授下来的。

孟德尔的见解远远超越了他的时代，以致他的发现在以后35年内没有引起生物

学界的注意。1900年，孟德尔的研究成果才重新受到重视，遗传学在本世纪头

二十年中才发展成生物学领域内一门最重要的前沿科学。基因在染色体上呈线

状排列。（在细胞核内染色体呈线状。细胞分裂前，染色体一分为二。细胞分裂

期间，染色体分布到两个子细胞之中，而每个子细胞都获得它自己的一组染色

体。）这在很大程度上应该归功于摩尔根（Thomas H.Morgan)及其助手们所进行

的大量工作。此外，他们还发现了基因能够进行突然的、永久性的变化或称突

变。一个突变可以导致由基因所决定的特定遗传性状发生变化，例如红花颜色

变为白花颜色。

这些实验结果大大推动了对于生命的认识。从理论上来说，它为了解生物

进化打下了坚实的基础。这时已经可以看出，基因突变是生物界新物种的基本

源泉，因此也是推动生物进化的动力。达尔文提出的自然选择，其实就是选择

那些携带着新基因、或基因新组合的有机体；正是这些新基因或基因新组合，

为生物在生存竞争中提供了更大的适应性。而在实践上，遗传学也为人类带来

了巨大的利益。农业方面，人们因此能够设计出合理的培育方法，从而改良传