弗朗西斯·克里克（英國生物學(xué)家）

弗朗西斯·哈利·康普頓·克里克（Francis Harry Compton Crick，1916年6月8日－2004年7月28日），英國生物學(xué)家，物理學(xué)家，神經(jīng)科學(xué)家。最重要的成就是1953年在劍橋大學(xué)卡文迪許實(shí)驗(yàn)室與詹姆斯·沃森共同發(fā)現(xiàn)了脫氧核糖核酸（DNA）的雙螺旋結(jié)構(gòu)。二人也因此與莫里斯·威爾金斯共同獲得了1962年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)，這枚獎(jiǎng)?wù)卢F(xiàn)保存于百慕迪再生醫(yī)學(xué)中心?。

2004年7月28日，因大腸癌病逝。他的一名同事科赫感嘆道：“他臨死前還在修改一篇論文；他至死猶是一名科學(xué)家”。

生平

1916年6月8日，弗朗西斯·克里克出生在英格蘭北漢普頓市。幼時(shí)的克里克便對(duì)科學(xué)問題充滿好奇和疑問。

他曾在倫敦大學(xué)學(xué)習(xí)物理，二戰(zhàn)的爆發(fā)使他被迫中斷攻讀博士的學(xué)習(xí)，來到英國海軍部研究制造水雷。二戰(zhàn)后，他對(duì)“生物與非生物的區(qū)別”產(chǎn)生了濃厚興趣，但那時(shí)他在生物學(xué)、有機(jī)化學(xué)以及晶體學(xué)方面都沒有什么基礎(chǔ)，在此后的幾年里他花了大量的時(shí)間自學(xué)這些知識(shí)，完成了從物理學(xué)家到生物學(xué)家的轉(zhuǎn)變。這是他的第一次學(xué)科領(lǐng)域轉(zhuǎn)換。

1937年，在倫敦大學(xué)學(xué)院學(xué)習(xí)，并獲得了物理學(xué)士學(xué)位。

1947年，克里克進(jìn)入劍橋大學(xué)的斯坦格威斯實(shí)驗(yàn)室參與研究工作。隨后又加入劍橋大學(xué)卡文迪許實(shí)驗(yàn)室。他的學(xué)術(shù)生涯的一個(gè)重要轉(zhuǎn)折是1951年與美國科學(xué)家詹姆斯·沃森(James Dewey Watson)的相遇。由于有著一致的研究興趣，兩人可說是一拍即合。盡管他們都在做著蛋白質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)的研究工作，但兩人都對(duì)“基因到底是什么”感興趣，他們深信一旦解讀了DNA的結(jié)構(gòu)，對(duì)搞清遺傳的真相將很有幫助。

1952年，美國化學(xué)家鮑林(Linus Pauling)發(fā)表了關(guān)于DNA三鏈模型的研究報(bào)告，這種模型被稱為α螺旋。沃森與威爾金斯、富蘭克林等討論了鮑林的模型。威爾金斯出示了同事羅莎琳德·富蘭克林(Rosalind Franklin)在一年前拍下的DNAX射線衍射照片，沃森看出了DNA的內(nèi)部是一種螺旋形的結(jié)構(gòu)，他立即產(chǎn)生了一種新概念：DNA不是三鏈結(jié)構(gòu)而應(yīng)該是雙鏈結(jié)構(gòu)。

他們繼續(xù)循著這個(gè)思路深入探討，先在理論上得出一個(gè)共識(shí)：DNA是一種雙鏈螺旋結(jié)構(gòu)。隨后沃森和克里克立即行動(dòng)，在實(shí)驗(yàn)室中聯(lián)手開始搭建DNA雙螺旋模型，終于在1953年3月7日，將他們想像中的DNA模型搭建成功了。

1953年4月25日，克里克和沃森合作在頂級(jí)的《自然》雜志上發(fā)表了一篇名為“核酸的分子結(jié)構(gòu)--DNA的一種可能結(jié)構(gòu)”的論文。他們的論文被譽(yù)為是“生物學(xué)的一個(gè)標(biāo)志，開創(chuàng)了新的時(shí)代”。在此基礎(chǔ)上，克里克進(jìn)一步分析了DNA在生命活動(dòng)中的功能和定位，提出了著名的中心法則，由此奠定了整個(gè)分子遺傳學(xué)的基礎(chǔ)?？死锟诉€和弗農(nóng)·英格冉姆(Vernon-Ingram)一道，發(fā)現(xiàn)了遺傳物質(zhì)在決定蛋白質(zhì)特性上的作用，因此被譽(yù)為“分子生物學(xué)之父”。

由于沃森、克里克和威爾金斯在DNA分子研究方面的卓越貢獻(xiàn)，1962年，他們?nèi)朔窒砹酥Z貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)，獲獎(jiǎng)原因?yàn)椤鞍l(fā)現(xiàn)核酸的分子結(jié)構(gòu)及其對(duì)生物中信息傳遞的重要性”。

1966年，當(dāng)生物醫(yī)學(xué)的基礎(chǔ)輪廓已經(jīng)被清楚地勾畫出來之后，克里克認(rèn)為是將興趣轉(zhuǎn)向神經(jīng)科學(xué)、尤其是“意識(shí)”問題的時(shí)候了。1976年，他來到位于風(fēng)景如畫的加州圣迭戈的索爾克生物研究所，開始從事對(duì)腦和意識(shí)的研究——這時(shí)他已經(jīng)60歲，開始科學(xué)生涯的第二次領(lǐng)域大轉(zhuǎn)換。

他在科學(xué)史上第一次明確提出用自然科學(xué)的辦法可以解決意識(shí)問題。因此，霍根在《科學(xué)極限》(The End of Science)一書中稱贊道，“只有尼克松才能打開與中國的外交僵局；同樣的，也只有克里克才能使意識(shí)成為合法的科學(xué)對(duì)象”。

克里克開始思考意識(shí)的本質(zhì)，但他并沒有走實(shí)驗(yàn)的道路，而是決定從理論研究入手。他對(duì)意識(shí)問題研究的另一個(gè)特點(diǎn)是他不僅從自己熟悉的分子角度研究問題，還注重從心理學(xué)、神經(jīng)解剖學(xué)以及神經(jīng)生理學(xué)等各個(gè)水平，甚至從哲學(xué)水平來看問題，以期架起連通各個(gè)領(lǐng)域的橋梁。

20世紀(jì)90年代中期，克里克在其科普著作《驚人的假說：靈魂的科學(xué)探索》中指出，我們的思想、意識(shí)完全可以用大腦中一些神經(jīng)元的交互作用來解釋，這就是他提出的關(guān)于意識(shí)的“驚人假說”。

作為克里克對(duì)意識(shí)本質(zhì)問題興趣的一部分，他還研究了關(guān)于人類夢境的復(fù)雜問題。當(dāng)然，克里克研究的目的并不在夢本身，而在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。他認(rèn)為只有理解了神經(jīng)組群之間如何相互作用和協(xié)同工作，才能理解大腦。神經(jīng)組群之間這種復(fù)雜的相互作用有時(shí)發(fā)生在睡眠和快速眼動(dòng)中，克里克希望通過研究夢來作為神經(jīng)交互作用的證據(jù)。

2003年初，克里克在著名的《自然-神經(jīng)科學(xué)》雜志上發(fā)表論文“意識(shí)的框架”，提出意識(shí)不是先天就有，而是由大腦中位于“扣帶前回”的一小組神經(jīng)元產(chǎn)生和控制的。他的論文又一次奠定了他的意識(shí)問題的制高點(diǎn)，受到認(rèn)知科學(xué)界的廣泛關(guān)注。這已經(jīng)是他生命的垂暮之年，克里克為世界各地的年輕科學(xué)家吹響了號(hào)角：腦科學(xué)還有很長的一段路要走，但它的吸引力和重要意義將不可避免地推動(dòng)它不斷前進(jìn)。

在《生命本身：起源和本質(zhì)》(Life Itself: Its Origin and Nature)一書中，克里克提出直接的有生源說理論，以此來解釋生命的起源。

雖然他認(rèn)為來自宇宙空間的微生物或生物化合物是地球上生命的起源這一理論仍徘徊在科學(xué)的主流之外，但由這種理論引發(fā)的各種支持和反對(duì)意見卻富有啟發(fā)性和建設(shè)性意義。

克里克還在上世紀(jì)80年代的一本書《狂熱的追求：對(duì)科學(xué)發(fā)現(xiàn)的個(gè)人見解》(What Mad Pursuit: A Personal View of Scientific Discovery)中，以其輕松的個(gè)人風(fēng)格迅速地傳遞出他對(duì)于生命本身的科學(xué)知識(shí)的熱情。盡管他沒有再像從前領(lǐng)導(dǎo)分子生物學(xué)一樣走在研究的最前沿，但他熱切地渴望推動(dòng)關(guān)于腦和意識(shí)本質(zhì)的研究。有趣的是，該書由唐孝威院士翻譯出版(中國科技大學(xué)出版社，1995)，唐孝威院士的興趣也是從原子彈設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變到腦科學(xué)。

除了在有生之年對(duì)于科學(xué)作出的廣泛而卓越的貢獻(xiàn)，讓我們記住克里克的還有他的科學(xué)精神和人格魅力。

也許克里克并不是最聰明的科學(xué)家，但他卻擁有一名優(yōu)秀科學(xué)家所具備的最重要的品質(zhì)：敏銳的洞察力和堅(jiān)忍不拔的毅力。DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，之所以作出這個(gè)重大發(fā)現(xiàn)的人是他和沃森而不是與他們同時(shí)代的其他科學(xué)家，用克里克自己的話來說，就是：“我想，詹姆斯和我最值得稱贊的是我們選對(duì)了問題并堅(jiān)持不懈地為之奮斗。為了找到黃金，我們一路跌跌撞撞，總是犯錯(cuò)誤，這是真的，但事實(shí)是我們?nèi)栽谝恢睂ふ尹S金?！?/p>

在生活中，這個(gè)執(zhí)著的科研者喜歡大聲講話，無論是沿著河邊散步、吃飯，還是在老鷹酒廊聊天，他都一口氣能說好幾個(gè)小時(shí)。他是理想的研究伙伴，也是真誠的朋友。沃森說：“我將永遠(yuǎn)緬懷弗朗西斯，記住他高人一籌、專注于一點(diǎn)的智慧，記住他對(duì)我的友善和對(duì)我樹立信心的幫助”。

2001年，中科院汪云九教授曾經(jīng)到圣迭戈的索爾克生物研究所訪問克里克教授，同他探討了研究意識(shí)問題的理論，克里克從未到過中國，但他表示了對(duì)東方古國的強(qiáng)烈興趣，他說可惜他的身體和腿腳已經(jīng)不允許他作國際旅行了，但他還是為《狂熱的追求》和《驚人的假說》中譯本寫了序言。

生物學(xué)研究

克里克對(duì)生物學(xué)中的兩個(gè)問題很感興趣：一，分子如何從無生命的物質(zhì)變成生物；二，大腦如何產(chǎn)生思想。他后來意識(shí)到他所受到的教育很適合成為一名生物物理學(xué)家。當(dāng)時(shí)，克里克受到了很多來自一些著名物理學(xué)家，例如鮑林和薛定諤等人的影響。理論上，共價(jià)鍵可以將生物分子連接起來，成為基因的基礎(chǔ)。但是實(shí)際上，生物學(xué)家們?nèi)匀恍枰赖降资悄膫€(gè)分子使得整個(gè)結(jié)構(gòu)具有生命。對(duì)于克里克來說，只要將達(dá)爾文從自然選擇所創(chuàng)造出的進(jìn)化論及孟德爾在基因方面所進(jìn)行的研究一起匯集起來，就能獲得生命的秘密。不過當(dāng)他意識(shí)到自然地形成生命有多么困難時(shí)，他說：“一個(gè)誠實(shí)的人，不管知道多少，也只能說生命的起源幾乎是一個(gè)奇跡，因?yàn)橛卸嗌贄l件需要具備啊！”總之他稱自己為“強(qiáng)烈傾向于無神論的懷疑論者”。

當(dāng)時(shí)許多生物學(xué)家已經(jīng)意識(shí)到，像蛋白質(zhì)這樣的高分子很有可能是基因的基礎(chǔ)物質(zhì)。但是，蛋白質(zhì)只是結(jié)構(gòu)性和功能性的高分子，并且很多又是酶。1940年代中，生物學(xué)家們已經(jīng)開始發(fā)現(xiàn)另一種高分子：脫氧核糖核酸，這是染色體另一個(gè)重要的結(jié)構(gòu)，有可能是基因的根源。奧斯瓦爾德·埃弗里及他的同事發(fā)現(xiàn)，細(xì)菌可以替基因添加DNA分子而造成基因表現(xiàn)型的不同?？墒且灿凶C據(jù)說明DNA和生物學(xué)家的目標(biāo)無關(guān)；DNA可能只是給更重要的蛋白質(zhì)分子提供基本的框架而已。正在這時(shí)，克里克在1949年參加了劍橋大學(xué)馬克斯·佩魯茨的研究小組，開始利用X射線來研究蛋白質(zhì)結(jié)晶。此種研究，在理論上，提供了科學(xué)家很好的機(jī)會(huì)來徹底明白大型分子的結(jié)構(gòu)，可是實(shí)際上又有太多的技術(shù)問題，使得利用X射線在當(dāng)時(shí)并不適合研究分子結(jié)晶。

X射線結(jié)晶學(xué)

克里克自己學(xué)習(xí)了X射線結(jié)晶學(xué)的數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)。在這段時(shí)間內(nèi)，劍橋大學(xué)的研究員正在嘗試著確認(rèn)蛋白質(zhì)的最穩(wěn)定的螺旋鏈模型—α螺旋。鮑林是第一個(gè)發(fā)現(xiàn)α螺旋中氨基酸：旋轉(zhuǎn)=3.6的比例的科學(xué)家。克里克自己目睹了他同事在研究α螺旋中所犯的錯(cuò)誤，并在研究DNA的結(jié)構(gòu)中成功地避免了類似的情景。

雙螺旋形結(jié)構(gòu)

1951年，克里克與威廉斯·科克倫（William Cochran）及泛德（Vladimir Vand）一起推出了螺旋形分子的X射線衍射的數(shù)學(xué)理論。從這個(gè)數(shù)學(xué)理論得出的結(jié)果和認(rèn)為含有α螺旋的蛋白質(zhì)的X射線實(shí)驗(yàn)結(jié)果正好吻合。此結(jié)果在1952年的一期自然雜志里出版。螺旋體衍射理論對(duì)研究DNA的結(jié)構(gòu)很有幫助。

從1951年底開始，克里克開始與沃森一起在英國劍橋大學(xué)的卡文迪許實(shí)驗(yàn)室里工作。他們利用倫敦國王學(xué)院的科學(xué)家莫里斯·威爾金斯、雷蒙德·葛斯林及富蘭克林等人的X射線衍射的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，一起提出了DNA的螺旋形結(jié)構(gòu)模型，并在1953年發(fā)表研究結(jié)果?。

當(dāng)沃森來到劍橋時(shí)，35歲的克里克僅是一名研究生，而23歲的沃森已經(jīng)有了博士學(xué)位，可他們都對(duì)分子結(jié)構(gòu)如何儲(chǔ)存遺傳信息的這個(gè)問題很感興趣。他們不斷地討論著，認(rèn)為他們有可能能猜到一個(gè)好的、可以解釋這個(gè)問題的分子結(jié)構(gòu)。1951年11月，威爾金斯與他的學(xué)生雷蒙德·葛斯林（Raymond Gosling）來到了劍橋大學(xué)，并且提供沃森和克里克一項(xiàng)非常重要的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，那就是威爾金斯和他的同事亞歷山大·斯托克斯（Alexander Stokes），最近從DNA的X射線衍射的實(shí)驗(yàn)結(jié)果意識(shí)到DNA的結(jié)構(gòu)必定是螺旋形的。他們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和富蘭克林后來的一堂課鼓勵(lì)沃森和克里克繼續(xù)研究螺旋形的分子結(jié)構(gòu)，但是因?yàn)樗麄儯ㄌ貏e是沃森）認(rèn)為鮑林有可能會(huì)搶在他們前面發(fā)表研究結(jié)果，所以在匆忙中發(fā)布一個(gè)錯(cuò)誤的模型。他們的積極性受到了一定的打擊；幾個(gè)月來，他們并沒有在這方面做太多的研究。就在這時(shí)，富蘭克林發(fā)現(xiàn)并指出了他們的錯(cuò)誤－DNA里親水的磷酸鹽應(yīng)該位在螺旋表面，而疏水的堿性部分應(yīng)該位在螺旋內(nèi)部；而在他們的模型中，磷酸鹽位在螺旋的內(nèi)部，顯然是不正確的。

克里克向威爾金斯描述了他們原本模型的錯(cuò)誤，并請他與富蘭克林繼續(xù)幫助沃森和克里克研究DNA的分子結(jié)構(gòu)。威爾金斯向他們提供了最新的、還沒有發(fā)表的X射線衍射圖像；富蘭克林也在1952年向他們提供了她對(duì)這些圖像所做的分析（這些分析后被包括在她交給倫敦國王大學(xué)的蘭德爾的一份實(shí)驗(yàn)報(bào)告里)。這份信息進(jìn)一步地鞏固了他們對(duì)雙螺旋、反平行的分子模型的信心。

克里克在1952年初曾經(jīng)讓格里菲斯試著利用基本化學(xué)原理和量子力學(xué)計(jì)算一下不同的核苷酸之間的吸引力。格里菲斯的結(jié)果顯示鳥嘌呤（G）與胞嘧啶（C）互相吸引，而腺嘌呤（A）與胸腺嘧啶（T）同樣也是同一對(duì)。此時(shí)克里克并沒有意識(shí)到此結(jié)果的重要性。1952年底，查戈夫來到英國與沃森和克里克見面，并告知他們他的新發(fā)現(xiàn)，也就是查戈夫法則（也稱堿基當(dāng)量規(guī)則）。這條法則內(nèi)含兩個(gè)比例：鳥嘌呤（G）與胞嘧啶（C）的比例為1：1，腺嘌呤（A）與胸腺嘧啶（T）的比例也為1：1，與格里菲斯的計(jì)算結(jié)果相同。沃森后來突然意識(shí)到，A:T這一對(duì)和C:G這一對(duì)的結(jié)構(gòu)很相似，它們都一樣長，且每一對(duì)里的兩個(gè)分子都是由氫鍵連起來的。沃森及克里克在綜合查戈夫等人的發(fā)現(xiàn)后完成DNA分子結(jié)構(gòu)的研究。

沃森及克里克在1953年4月25日首次在《自然雜志》公布研究結(jié)果。，卡文迪許實(shí)驗(yàn)室主任勞倫斯·布拉格爵士1953年5月14日于倫敦蓋茲醫(yī)學(xué)院進(jìn)行演講，里奇·考爾德在1953年5月15日于《倫敦新聞紀(jì)事報(bào)》發(fā)表一篇文章，描述該場演講內(nèi)容。《紐約時(shí)報(bào)》于隔天進(jìn)行報(bào)道，探討克里克的生平，文章標(biāo)題為“沃森及DNA：創(chuàng)造一次科學(xué)革命”。劍橋大學(xué)在校生報(bào)紙《Varsity》也于1953年5月30日星期六發(fā)布短篇文章。1962年，沃森、克里克及威爾金斯因?yàn)镈NA研究被授予諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)?。

分子生物學(xué)

1954年，37歲的克里克完成博士論文：“X-射線晶體學(xué)：肽及蛋白質(zhì)”，并獲得博士學(xué)位?？死锟巳缓笤诩~約科技大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室工作，他在那里繼續(xù)進(jìn)行蛋白質(zhì)X射線晶體學(xué)的分析研究，主要目標(biāo)是核糖核酸酶與蛋白質(zhì)生物合成機(jī)制。

克里克在發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型后，他將焦點(diǎn)迅速轉(zhuǎn)向生物學(xué)結(jié)構(gòu)所具有的意義。1953年，沃森和克里克于《自然雜志》發(fā)表另一篇文章：“它似乎可能是攜帶遺傳資訊代碼的基礎(chǔ)程序”。

1956年，克里克與沃森推測出小病毒的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，認(rèn)為球形病毒是由60個(gè)相同亞基所組成，例如番茄叢生矮化病毒。

他在紐約短暫工作后，克里克又回到劍橋大學(xué)，直到1976年為止?？死锟嗽谶@段期間搬到加州定居?？死锟伺c亞歷山大合作，使用X射線衍射來進(jìn)行研究，例如膠原蛋白結(jié)構(gòu)。

俄羅斯科學(xué)家喬治·伽莫夫組織一群科學(xué)家，針對(duì)RNA進(jìn)行研究?？死锟饲宄囊庾R(shí)到，必須有一個(gè)短序列的核苷酸代碼來指定一個(gè)特定的氨基酸在新蛋白質(zhì)中形成。1956年，克里克為伽莫夫的RNA研究小組撰寫一篇有關(guān)的遺傳密碼問題的論文。克里克在這篇文章中，提出蛋白質(zhì)是由大約20個(gè)氨基酸所合成的證據(jù)。

在1950年代中期至后期之間，克里克持續(xù)研究蛋白質(zhì)的合成。到了1958年，克里克已經(jīng)可以列出所有的蛋白質(zhì)合成過程中的關(guān)鍵程序。

佛朗西斯·克里克于1958年提出分子生物學(xué)中心法則，并于1970年在《自然雜志》中重申： 分子生物學(xué)的中心法則旨在詳細(xì)說明連串信息的逐字傳送，它指出遺傳信息不能由蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)移到蛋白質(zhì)或核酸之中。

DNA → RNA → 蛋白質(zhì)

延伸閱讀

DNA結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)者，英國科學(xué)家弗朗西斯·克里克寫給兒子的家書2013年4月10日在紐約被拍賣，以破紀(jì)錄的530萬美元高價(jià)(約合人民幣3286萬元)被匿名人士買走??？死锟藢懡o當(dāng)年只有12歲，就讀寄宿學(xué)校的兒子邁克爾的這封家書長達(dá)7頁?？死锟嗽谛胖蟹Q，DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)非常“漂亮”。還寫道：“仔細(xì)讀，你才能讀懂。你回家后，我們再拿模型給你看?！毙派虾炇鸬娜掌谑?953年3月19日。加上拍賣傭金，克里克的這份信件總價(jià)格超過600萬美元，該信件拍賣價(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過2008年美國總統(tǒng)林肯340萬美元(含傭金)的信件拍品。