謝曉亮悼沃森：DNA結(jié)構(gòu)的世紀(jì)傳奇以及一些回憶
20世紀(jì)最具影響力的科學(xué)家之一、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的共同發(fā)現(xiàn)者、諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)得主James Watson，于當(dāng)?shù)貢r(shí)間2025年11月6日仙逝，享年97歲，不勝惋惜。
如果說19世紀(jì)生物學(xué)最偉大的兩項(xiàng)發(fā)現(xiàn)是孟德爾的遺傳定律與達(dá)爾文的進(jìn)化論，那么20世紀(jì)生物學(xué)最偉大的發(fā)現(xiàn)無疑是DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)。1953年James Watson和Francis Crick在《自然》雜志發(fā)表的文章，揭示了遺傳與變異在分子層面的本質(zhì)。人類基因不外乎由DNA的序列來決定，孟德爾定律之所以成立，是因?yàn)镈NA復(fù)制具有極高的保真度。達(dá)爾文進(jìn)化論所描述的變異源自復(fù)制過程中的偶發(fā)錯(cuò)誤。從此，生命的奧秘得以在分子層面研究解答。
這一發(fā)現(xiàn)意義非凡。沒有DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)，就不會(huì)有分子生物學(xué)的中心法則和遺傳密碼；沒有DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)，就不會(huì)有基于重組DNA技術(shù)的分子克?。粵]有DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)，就不會(huì)有人類基因組計(jì)劃和個(gè)體化醫(yī)療。
1951年，年僅23歲的Watson前往英國(guó)劍橋大學(xué)卡文迪許實(shí)驗(yàn)室進(jìn)修，在那里他遇到了Francis Crick。Watson的生物背景與Crick的物理直覺相得益彰，兩人開始攜手揭秘DNA 結(jié)構(gòu)。
左：James Watson， 右：Francis Crick
1944年，Oswald Avery等人發(fā)現(xiàn)DNA是遺傳物質(zhì)。1952年，倫敦國(guó)王學(xué)院研究生Raymond Gosling在Rosalind Franklin的指導(dǎo)下，拍攝到了著名的“照片51”（Photo 51）——一張顯示DNA B型結(jié)構(gòu)的X射線衍射圖像。1953年Franklin離開國(guó)王學(xué)院后，Gosling將這張照片交給了實(shí)驗(yàn)室主任Maurice Wilkins，而Wilkins在未征得Franklin同意的情況下又在幾天后將這張關(guān)鍵的圖像展示給Watson。
左圖：DNA的化學(xué)結(jié)構(gòu)；右圖：B型DNA的X射線衍射圖像（“照片51”）及其對(duì)應(yīng)的雙螺旋模型。
尚未公開的“照片51”為Watson和Crick的DNA雙螺旋分子結(jié)構(gòu)模型提供了關(guān)鍵的實(shí)驗(yàn)線索。Crick精通晶體衍射, 倆人搭建的模型中磷酸基團(tuán)在外的雙螺旋橫截直徑約為2納米，每條鏈相鄰兩個(gè)堿基平面之間的距離為0.34納米，每10個(gè)核苷酸形成一圈螺旋，上升高度約為3.4納米，這些與照片51 完全吻合。而同一時(shí)期，當(dāng)時(shí)已經(jīng)獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的Linus Pauling也提出一種DNA結(jié)構(gòu)模型，但他誤將DNA描繪為“三螺旋”結(jié)構(gòu)。
Franklin 和 Gosling在同期《自然》雜志報(bào)道了照片51和雙螺旋結(jié)構(gòu), 但并未提出堿基配對(duì)；而Watson結(jié)合此前Erwin Chargaff化學(xué)計(jì)量學(xué)的發(fā)現(xiàn)（四個(gè)堿基A、T、C、G中A 與T的數(shù)量相等，C與G的數(shù)量相等），通過搭建分子模型提出了堿基互補(bǔ)配對(duì)的關(guān)鍵概念，具有重要的生物學(xué)意義。
當(dāng)年Watson與Crick在劍橋時(shí)常去Eagle酒吧。酒吧外墻上的紀(jì)念牌兩年前已悄然更新：“在這里——靠近舊卡文迪許實(shí)驗(yàn)室的Eagle酒吧——Francis Crick和James Watson首次慶祝了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)。這項(xiàng)突破性的成果得益于Rosalind Franklin、Maurice Wilkins以及其他科學(xué)家的研究數(shù)據(jù)?！?/span>
Eagle酒吧更新后的紀(jì)念牌匾
1955年，回到美國(guó)的Watson開始在哈佛大學(xué)生物系任教。在那里，他引領(lǐng)了分子生物學(xué)的發(fā)展，造就了一批引領(lǐng)生命科學(xué)界的頂尖科學(xué)家，包括Walter Gilbert, Mark S. Ptashne以及James C. Wang (王倬)等。 Walter Gilbert 后來得了諾貝尓獎(jiǎng)。Mark S. Ptashne 得了Lasker 獎(jiǎng)。王倬早在我加入哈佛之前便擔(dān)任 Mallinckrodt 講席教授，是發(fā)現(xiàn)DNA 拓?fù)洚悩?gòu)酶的華裔科學(xué)大家。
1968年，Watson離開哈佛，前往紐約冷泉港實(shí)驗(yàn)室擔(dān)任主任。他將冷泉港建設(shè)為世界級(jí)的科研重鎮(zhèn)，持續(xù)影響了年輕一代的卓越科學(xué)家，包括Phillip Sharp，Richard Roberts, Tom Maniatis, Michael Wigner, Robert Tjian, Bruce William Stillman等。冷泉港先后走出了8位諾貝爾獎(jiǎng)得主，包括Phillip Sharp，Richard Roberts以及2位女性得主，以及多位Lasker 獎(jiǎng)得主 ，如 Tom Maniatis, Bruce Stillman和Michael Wigner。華裔科學(xué)家Robert Tjian 后來成為了霍華德·休斯研究所（HHMI）的掌舵人。
冷泉港的一大特色是由Watson創(chuàng)立的系列學(xué)術(shù)會(huì)議和研修班。這一傳統(tǒng)延續(xù)至今，極具影響力。我本人就多次參加，感慨其科學(xué)氛圍濃厚，深受啟迪。 Watson一生還撰寫了多部經(jīng)典教科書與科普著作，大多由冷泉港出版社出版。其中通俗讀物《雙螺旋》尤為知名，我早在北大上學(xué)時(shí)就認(rèn)真讀過。當(dāng)時(shí)我還是化學(xué)系的一名本科生，對(duì)物理化學(xué)興趣濃厚，不曾想后來從事了生物學(xué)研究。
1990年，人類基因組計(jì)劃正式啟動(dòng)。作為該計(jì)劃的倡導(dǎo)人之一，Watson被任命為首任負(fù)責(zé)人。這一由美國(guó)“國(guó)家隊(duì)”領(lǐng)導(dǎo)的宏大科研工程最終在2003年與Craig Venter領(lǐng)導(dǎo)的“民間隊(duì)”同時(shí)完成了對(duì)人類基因組的測(cè)序，成為人類文明的里程碑之一。當(dāng)時(shí)中國(guó)對(duì)人類基因組計(jì)劃的貢獻(xiàn)了1%（來自華大基因）。
Watson在1981年首次訪華，自此與中國(guó)科學(xué)界結(jié)緣。2006年，他來到蘇州，與當(dāng)?shù)厥姓钊虢涣?。次年，冷泉港?shí)驗(yàn)室與蘇州工業(yè)園區(qū)簽署合作協(xié)議，成立冷泉港首個(gè)海外分支——冷泉港亞洲（CSHA）。冷泉港高水平的學(xué)術(shù)研討傳統(tǒng)自此引入中國(guó)，截至目前已經(jīng)舉辦了200多場(chǎng)國(guó)際前沿會(huì)議和高級(jí)培訓(xùn)班，為亞洲地區(qū)的生命科學(xué)研究提供了一流的國(guó)際交流平臺(tái)。蘇州生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)園（BioBAY）應(yīng)運(yùn)而生，550余家生物醫(yī)藥高科技創(chuàng)新企業(yè)相繼落戶，推動(dòng)了蘇州生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的騰飛。我有幸擔(dān)任冷泉港亞洲的科學(xué)顧問委員會(huì)（SAB）成員，而我的好友季茂業(yè)則擔(dān)任CSHA的負(fù)責(zé)人。
2006年，Watson訪問蘇州時(shí)參觀冷泉港亞洲選址，走在前面的是季茂業(yè)和Watson
我與Watson熟識(shí)，始于2018年“冷泉港亞洲學(xué)術(shù)中心”的揭幕儀式。揭幕儀式后，我與Watson一起作主旨報(bào)告。那天我分享了我與北大同事喬杰、湯富酬以及在蘇州的億康基因CEO陸思嘉（我哈佛實(shí)驗(yàn)室的博士）合作開發(fā)的胚胎植入前遺傳診斷技術(shù)——這項(xiàng)技術(shù)迄今已使超過一萬個(gè)患有單基因遺傳病的家庭成功避免了疾病的后代傳遞。
2018年“冷泉港亞洲學(xué)術(shù)中心”揭幕儀式。左起：謝曉亮、James Watson、季茂業(yè)
聽完我的報(bào)告后，Watson對(duì)我說：“我講的是生物學(xué)的過去；而你講的是生物學(xué)的未來。”我知道這是他善意的鼓勵(lì)，更感受到他話里的真誠。我告訴他，我在報(bào)告中提到的“精準(zhǔn)擴(kuò)增單細(xì)胞全基因組”（試管嬰兒篩查的科學(xué)基礎(chǔ)）實(shí)驗(yàn)，還是我在2009年冷泉港參加單細(xì)胞分析研討會(huì)（Single Cell Analyses）時(shí)受到的啟發(fā)。
2018年在蘇州生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)園區(qū)，左起：謝曉亮、陸思嘉、James Watson
Watson對(duì)我真誠的鼓勵(lì)也許有悖于人們對(duì)他的普遍印象——個(gè)性直率，言辭犀利，屢次陷入輿論風(fēng)波。我還記得當(dāng)年他作為冷泉港實(shí)驗(yàn)室主任回哈佛演講時(shí)，對(duì)時(shí)任校長(zhǎng)Neil Rudenstine說：“我當(dāng)年之所以離開哈佛，是因?yàn)楫?dāng)不了哈佛校長(zhǎng)?！迸_(tái)下嘩然，眾人目瞪口呆。我覺得他是個(gè)矛盾體，許是因?yàn)槟晟俪擅槐茕h芒，他好以驚人之語博人眼球，即便招致非議也在所不惜。他所言未必出于惡念，也許可以歸咎于他桀驁不馴的基因。
2018年，我決定離開任教20年的哈佛，全職回到我的母校北京大學(xué)。這不是一個(gè)簡(jiǎn)單的決定，也許源自我血脈里的愛國(guó)基因。另一重要原因，是我深信回國(guó)更可能讓我做出好的science。回頭來看這是個(gè)幸運(yùn)的決定。臨行前，季茂業(yè)帶我去冷泉港Watson的家中道別。得知我要離開，他很理解也很支持，對(duì)我說，“中國(guó)需要你！”
2019年謝曉亮在Watson家中
那天，Watson送給我一本他親筆簽名的皮面精裝版《雙螺旋》，我一直珍藏。他還特意向我展示了那枚傳奇的諾貝爾獎(jiǎng)?wù)?。原來，Crick去世后，他的家人拍賣了他的諾貝爾獎(jiǎng)?wù)?，?dāng)時(shí)一位中國(guó)商人以240萬美元的價(jià)格買了下來。生前往往被Crick壓一頭的Watson童心大起，開始好奇自己的獎(jiǎng)?wù)聝r(jià)值幾何。最終一位俄國(guó)富翁以410萬美元競(jìng)拍成交，大大滿足了Watson的好勝心。好在富翁拍下后將獎(jiǎng)?wù)略瓨臃钸€，并叮囑Watson不要再賣。Watson將部分拍賣所得捐給了冷泉港，還有他的母校芝加哥大學(xué)。
Watson贈(zèng)送的皮面裝《雙螺旋》和他那傳奇的諾貝爾獎(jiǎng)?wù)?/span>
Watson知道我當(dāng)時(shí)正在編寫一本教科書。當(dāng)聽說我的進(jìn)度有些緩慢時(shí)，他便以Linus Pauling為例，勸我盡快完成手稿，他告訴我1939年出版的The Nature of the Chemical Bond對(duì)Pauling一生的影響和成就至關(guān)重要。Watson的鼓勵(lì)讓我更堅(jiān)定了把書寫完的決心。遺憾的是，這一計(jì)劃被新冠疫情耽誤了三年。如今書稿終于接近收尾，本想等完成后給他寄去一本，可惜再不能如愿。
在我看來，James Watson對(duì)生命科學(xué)的貢獻(xiàn)有以下五點(diǎn)：一是在劍橋發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)；二是在哈佛推動(dòng)分子生物學(xué)的發(fā)展；三是將冷泉港打造為生命科學(xué)重鎮(zhèn)，建立尖端的學(xué)術(shù)研討傳統(tǒng)；四是推進(jìn)“人類基因組計(jì)劃”；五是積極促進(jìn)與中國(guó)的合作交流，建立冷泉港亞洲。
人無完人，Watson 晚年對(duì)女性與黑人發(fā)表的不當(dāng)言論引發(fā)巨大爭(zhēng)議。我個(gè)人以為Watson這些言論并無科學(xué)依據(jù)，也為他的言行及其后果感到遺憾。但這并不應(yīng)抵消他對(duì)人類理解生命本質(zhì)所作出的開創(chuàng)性貢獻(xiàn)?；蛟S有人會(huì)說，即使沒有Watson，遲早也會(huì)有別人發(fā)現(xiàn)DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)。但我認(rèn)為，他的成功絕非偶然。Watson始終執(zhí)著于最為重大的科學(xué)問題，絕不盲從權(quán)威。他懂得合作，雖不親手實(shí)驗(yàn)，但善于集大成融會(huì)貫通。他是優(yōu)秀的科學(xué)領(lǐng)導(dǎo)者，重視教學(xué)和科普，極力推動(dòng)了分子生物學(xué)的發(fā)展，他一生傾力扶持青年學(xué)者成長(zhǎng)。在與他的多次交談中，我感受到的是他作為前輩坦率真誠、充滿熱情的學(xué)者形象。我們銘記的，是那位不斷拓展科學(xué)邊界、推動(dòng)時(shí)代前行的科學(xué)家。
深切緬懷Watson教授，愿他安息。
作者簡(jiǎn)介：
謝曉亮，昌平實(shí)驗(yàn)室主任，北京大學(xué)李兆基講席教授、理學(xué)部主任 (兼) , 北京大學(xué)生物醫(yī)學(xué)前沿創(chuàng)新中心創(chuàng)始主任, 中國(guó)科學(xué)院院士，美國(guó)國(guó)家科學(xué)院、國(guó)家醫(yī)學(xué)院、藝術(shù)與科學(xué)學(xué)院三院外籍院士。
