詹姆斯·杜威·沃森[美國生物學家中文名]:詹姆斯·杜威·沃森（James -百科知識中文網

人物經歷

詹姆斯·杜威·沃森（JamesDeweyWatson，～），美國生物學家。美國科學院院士。

1928年4月6日生於芝加哥。

1947年畢業於芝加哥大學，獲學士學位，後進印第安納大學研究生院深造。

1950年獲博士學位後去丹麥哥本哈根大學從事噬菌體的研究。

1951～1953年在英國劍橋大學卡文迪什實驗室進修。

1953年回國，1953～1955年在加州理工大學工作。

1955年去哈佛大學執教，先後任助教和副教授。

1961年升為教授，在哈佛期間，主要從事蛋白質生物合成的研究。

1968年起任紐約長島冷泉港實驗室主任，主要從事腫瘤方面的研究。

主要成就

1951年～1953年在英國期間，詹姆斯·杜威·沃森和英國生物學家F.H.C.克里克合作，提出了DNA的雙螺鏇結構學說。這個學說不但闡明了DNA的基本結構，並且為一個DNA分子如何複製成兩個結構相同DNA分子以及DNA怎樣傳遞生物體的遺傳信息提供了合理的說明。它被認為是生物科學中具有革命性的發現，是20世紀最重要的科學成就之一。

由於提出DNA的雙螺鏇模型學說，沃森和克里克及M.H.F.威爾金斯一起獲得了1962年諾貝爾生理學或醫學獎。著有《基因的分子生物學》《雙螺鏇》等書。此外，他還獲得了許多科學獎和不少大學的榮譽學位。

此外，沃森在生物科學的發展中也起了非常大的作用，例如在攻克癌症研究上，在重組DNA技術的套用上等等。他還是人類基因組計畫的倡導者，1988年至1993年曾擔任人類基因組計畫的主持人。

沃森另一個感興趣的問題就是教育，他的第一本教科書《基因的分子生物學》為生物學課本提供了新的標準。隨後陸續出版了《細胞分子生物學》《重組DNA》。他還積極探索利用多媒體進行教育的方法，並且通過網際網路設立DNA學習中心，這一中心也成為冷泉港實驗室的教育助手。

沃森被許多人描述為：才華橫溢、直言不諱、性格怪異。他知識淵博而不迂腐。精力非常旺盛，從學生時代開始他就很喜歡打網球。每天都堅持打一會兒網球。

科學研究

實驗競爭

20世紀40年代末和50年代初，在DNA被確認為遺傳物質之後，生物學家們不得不面臨著一個難題：DNA應該有什麼樣的結構，才能擔當遺傳的重任？它必須能夠攜帶遺傳信息，能夠自我複製傳遞遺傳信息，能夠讓遺傳信息得到表達以控制細胞活動，並且能夠突變並保留突變。這四點，缺一不可，如何建構一個DNA分子模型解釋這一切？當時主要有三個實驗室幾乎同時在研究DNA分子模型。第一個實驗室是倫敦國王學院的威爾金斯、弗蘭克林實驗室，他們用X射線衍射法研究DNA的晶體結構。當X射線照射到生物大分子的晶體時，晶格中的原子或分子會使射線發生偏轉，根據得到的衍射圖像，可以推測分子大致的結構和形狀。第二個實驗室是加州理工學院的大化學家萊納斯·鮑林（LinusPauling）實驗室。在此之前，鮑林已發現了蛋白質的a螺鏇結構。第三個則是個非正式的研究小組，事實上他們可說是不務正業。

1951年，23歲的年輕的遺傳學家沃森於從美國到劍橋大學做博士後時，雖然其真實意圖是要研究DNA分子結構，掛著的課題項目卻是研究菸草花葉病毒。比他年長12歲的克里克當時正在做博士論文，論文題目是“多肽和蛋白質：X射線研究”。沃森說服與他分享同一個辦公室的克里克一起研究DNA分子模型，他需要克里克在X射線晶體衍射學方面的知識。

1951年10月，沃森和同事克里克一開始拼湊模型，幾經嘗試，終於在1953年3月獲得了正確的模型。關於這三個實驗室如何明爭暗鬥，互相競爭，由於沃森一本風靡全球的自傳《雙螺鏇》而廣為人知。值得探討的一個問題是：為什麼沃森和克里克既不像威爾金斯和弗蘭克林那樣擁有第一手的實驗資料，又不像鮑林那樣有建構分子模型的豐富經驗（他們兩個人都是第一次建構分子模型），卻能在這場競賽中獲勝？這些人中，除了沃森，都不是遺傳學家，而是物理學家或化學家。威爾金斯雖然在1950年最早研究DNA的晶體結構，當時卻對DNA究竟在細胞中乾什麼一無所知，在1951年才覺得DNA可能參與了核蛋白所控制的遺傳。弗蘭克林也不了解DNA在生物細胞中的重要性。鮑林研究DNA分子，則純屬偶然。

1951年11月，他在《美國化學學會雜誌》上看到一篇核酸結構的論文，覺得荒唐可笑，為了反駁這篇論文，才著手建立DNA分子模型。他是把DNA分子當作化合物，而不是遺傳物質來研究的。這兩個研究小組完全根據晶體衍射圖建構模型，鮑林甚至根據的是30年代拍攝的模糊不清的衍射照片。不理解DNA的生物學功能，單純根據晶體衍射圖，有太多的可能性供選擇，是很難得出正確的模型的。

遺傳物質

沃森在1951年到劍橋之前，曾經做過用同位素標記追蹤噬菌體DNA的實驗，堅信DNA就是遺傳物質。據他的回憶，他到劍橋後發現克里克也是“知道DNA比蛋白質更為重要的人”。但是按克里克本人的說法，他當時對DNA所知不多，並未覺得它在遺傳上比蛋白質更重要，只是認為DNA作為與核蛋白結合的物質，值得研究。對一名研究生來說，確定一種未知分子的結構，就是一個值得一試的課題。在確信了DNA是遺傳物質之後，還必須理解遺傳物質需要什麼樣的性質才能發揮基因的功能。像克里克和威爾金斯，沃森後來也強調薛丁格的《生命是什麼？》一書對他的重要影響，他甚至說他在芝加哥大學時讀了這本書之後，就立志要破解基因的奧秘。如果這是真的，我們就很難明白，為什麼沃森向印第安那大學申請研究生時，申請的是鳥類學。由於印第安那大學動物系沒有鳥類學專業，在系主任的建議下，沃森才轉而從事遺傳學研究。當時大遺傳學家赫爾曼·繆勒（HermannMuller）恰好正在印第安那大學任教授，沃森不僅上過繆勒關於“突變和基因”的課（分數得A），而且考慮過要當他的研究生。但覺得繆勒研究的果蠅在遺傳學上已過了輝煌時期，才改拜研究噬菌體遺傳的薩爾瓦多·盧里亞（SalvadorLuria）為師。但是，繆勒關於遺傳物質必須具有自催化、異催化和突變三重性的觀念，想必對沃森有深刻的影響。正是因為沃森和克里克堅信DNA是遺傳物質，並且理解遺傳物質應該有什麼樣的特性，才能根據如此少的數據，做出如此重大的發現。

他們根據的數據僅有三條：第一條是當時已廣為人知的，即DNA由六種小分子組成：脫氧核糖，磷酸和四種鹼基（A、G、T、C），由這些小分子組成了四種核苷酸，這四種核苷酸組成了DNA。第二條證據是最新的，弗蘭克林得到的衍射照片表明，DNA是由兩條長鏈組成的雙螺鏇，寬度為20埃。第三條證據是最為關鍵的。美國生物化學家埃爾文·查戈夫（ErwinChargaff）測定DNA的分子組成，發現DNA中的4種鹼基的含量並不是傳統認為的等量的，雖然在不同物種中四種鹼基的含量不同，但是A和T的含量總是相等，G和C的含量也相等。

基因模型

查加夫早在1950年就已發布了這個重要結果，但奇怪的是，研究DNA分子結構的這三個實驗室都將它忽略了。甚至在查加夫1951年春天親訪劍橋，與沃森和克里克見面後，沃森和克里克對他的結果也不加重視。在沃森和克里克終於意識到查加夫比值的重要性，並請劍橋的青年數學家約翰·格里菲斯（JohnGriffith）計算出A吸引T，G吸引C，A+T的寬度與G+C的寬度相等之後，很快就拼湊出了DNA分子的正確模型。

沃森和克里克在1953年4月25日的《自然》雜誌上以1000多字和一幅插圖的短文公布了他們的發現。在論文中，沃森和克里克以謙遜的筆調，暗示了這個結構模型在遺傳上的重要性：“我們並非沒有注意到，我們所推測的特殊配對立即暗示了遺傳物質的複製機理。”在隨後發表的論文中，沃森和克里克詳細地說明了DNA雙螺鏇模型對遺傳學研究的重大意義：一、它能夠說明遺傳物質的自我複製。這個“半保留複製”的構想後來被馬修·麥賽爾遜（MatthewMeselson）和富蘭克林·斯塔勒（FranklinW.Stahl）用同位素追蹤實驗證實。二、它能夠說明遺傳物質是如何攜帶遺傳信息的。三、它能夠說明基因是如何突變的。基因突變是由於鹼基序列發生了變化，這樣的變化可以通過複製而得到保留。

但是遺傳物質的第四個特徵，即遺傳信息怎樣得到表達以控制細胞活動呢？這個模型無法解釋，沃森和克里克當時也公開承認他們不知道DNA如何能“對細胞有高度特殊的作用”。不過，這時，基因的主要功能是控制蛋白質的合成，這種觀點已成為一個共識。那么基因又是如何控制蛋白質的合成呢？有沒有可能以DNA為模板，直接在DNA上面將胺基酸連線成蛋白質？在沃森和克里克提出DNA雙螺鏇模型後的一段時間內，即有人如此假設，認為DNA結構中，在不同的鹼基對之間形成形狀不同的“窟窿”，不同的胺基酸插在這些窟窿中，就能連成特定序列的蛋白質。但是這個假說，面臨著一大難題：染色體DNA存在於細胞核中，而絕大多數蛋白質都在細胞質中，細胞核和細胞質由大分子無法通過的核膜隔離開，如果由DNA直接合成蛋白質，蛋白質無法跑到細胞質。另一類核酸RNA倒是主要存在於細胞質中。RNA和DNA的成分很相似，只有兩點不同，它有核糖而沒有脫氧核糖，有尿嘧啶（U）而沒有胸腺嘧啶（T）。早在1952年，在提出DNA雙螺鏇模型之前，沃森就已構想遺傳信息的傳遞途徑是由DNA傳到RNA，再由RNA傳到蛋白質。在1953～1954年間，沃森進一步思考了這個問題。他認為在基因表達時，DNA從細胞核轉移到了細胞質，其脫氧核糖轉變成核糖，變成了雙鏈RNA，然後再以鹼基對之間的窟窿為模板合成蛋白質。這個過於離奇的構想在提交發表之前被克里克否決了。克里克指出，DNA和RNA本身都不可能直接充當連線胺基酸的模板。遺傳信息僅僅體現在DNA的鹼基序列上，還需要一種連線物將鹼基序列和胺基酸連線起來。這個“連線物假說”，很快就被實驗證實了。

1958年，克里克提出了兩個學說，奠定了分子遺傳學的理論基礎。第一個學說是“序列假說”，它認為一段核酸的特殊性完全由它的鹼基序列所決定，鹼基序列編碼一個特定蛋白質的胺基酸序列，蛋白質的胺基酸序列決定了蛋白質的三維結構。第二個學說是“中心法則”，遺傳信息只能從核酸傳遞給核酸，或核酸傳遞給蛋白質，而不能從蛋白質傳遞給蛋白質，或從蛋白質傳回核酸。沃森後來把中心法則更明確地表示為遺傳信息只能從DNA傳到RNA，再由RNA傳到蛋白質，以致在1970年發現了病毒中存在由RNA合成DNA的反轉錄現象後，人們都說中心法則需要修正，要加一條遺傳信息也能從RNA傳到DNA.事實上，根據克里克原來的說法，中心法則並無修正的必要。

鹼基序列是如何編碼胺基酸的呢？克里克在這個破譯這個遺傳密碼的問題上也做出了重大的貢獻。組成蛋白質的胺基酸有二十種，而鹼基只有四種，顯然，不可能由一個鹼基編碼一個胺基酸。如果由兩個鹼基編碼一個胺基酸，只有十六種（4的2次方）組合，也還不夠。因此，至少由三個鹼基編碼一個胺基酸，共有六十四種組合，才能滿足需要。1961年，克里克等人在噬菌體T4中用遺傳學方法證明了蛋白質中一個胺基酸的順序是由三個鹼基編碼的（稱為一個密碼子）。同一年，兩位美國分子遺傳學家馬歇爾·尼倫伯格（MarshallNirenberg）和約翰·馬特哈伊（JohnMatthaei）破解了第一個密碼子。到1966年，全部六十四個密碼子（包括三個合成終止信號）被鑑定出來。作為所有生物來自同一個祖先的證據之一，密碼子在所有生物中都是基本相同的。人類從此有了一張破解遺傳奧秘的密碼錶。

DNA雙螺鏇模型（包括中心法則）的發現，是20世紀最為重大的科學發現之一，也是生物學歷史上惟一可與達爾文進化論相比的最重大的發現，它與自然選擇一起，統一了生物學的大概念，標誌著分子遺傳學的誕生。這門綜合了遺傳學、生物化學、生物物理和信息學，主宰了生物學所有學科研究的新生學科的誕生，是許多人共同奮鬥的結果，而克里克、威爾金斯、弗蘭克林和沃森，特別是克里克，就是其中最為傑出的英雄。

個人軼事

自幼聰慧

沃森出生於美國芝加哥。孩提時代就非常聰明好學，他有一個口頭禪就是“為什麼?”，往往簡單的回答還不能滿足他的要求。他通過閱讀《世界年鑑》記住了大量的知識，因此在參加的一次廣播節目比賽中獲得“天才兒童”的稱號，而贏得100美元的獎勵。他用這些錢買了一個雙筒望遠鏡，專門用它來觀察鳥。這也是他和爸爸的共同愛好。

由於有異常天賦，沃森15歲時就進入芝加哥大學就讀。在大學的學習中，凡是他喜歡的課程就學得好，例如《生物學》，《動物學》成績特別突出。而不喜歡的課程就不怎么樣了。他曾打算以後能讀研究生，專門學習如何成為一名“自然歷史博物館”中鳥類館的館長。

求學生涯

在大學高年級時，沃森閱讀了一本艾爾文·薛丁格的書《生命是什麼？》。他深深地被控制生命的奧秘的基因和染色體吸引住了。當S·盧里亞（一位從事噬菌體研究的先驅者）成為他的博士生導師時，沃森就有了很好的機會來從事這方面的研究了。

1950年完成博士學業後，沃森來到了歐洲。先是在丹麥的哥本哈根工作，後來就加入著名的英國劍橋大學的卡文迪什實驗室工作。從那時起，沃森知道DNA是揭開生物奧秘的關鍵。他下決心一定要解決DNA的結構問題。他很幸運能和弗朗西斯·克里克共事。儘管彼此的工作內容不同，但兩人對DNA的結構都非常感興趣。當他們終於在1953年建構出第一個DNA的精確模型時，完成了被認為是至今為止科學上最偉大的發現之一。

1956沃森到哈佛大學任生物學的助理教授。在那裡他的研究重點是RNA和RNA在基因信息傳遞中所起的作用。1976年沃森擔任美國冷泉港實驗室主任。沃森使冷泉港實驗室成為世界上最好的實驗室之一，該實驗室主要從事腫瘤、神經生物學和分子遺傳學的研究。

1962年，沃森與克里克，偕同威爾金斯共享諾貝爾生理或醫學獎。莫里斯·威爾金斯和羅莎琳德·富蘭克林提供了有關DNA結構的必要數據。沃森為此專門寫了一本書《雙螺鏇－發現DNA結構的故事》，於1968年發表。這本書是首次採用談話的形式描述進行科學發現的詳細過程，一直暢銷不衰。

“科學種族主義”

2007年10月16日開始抵達英國進行巡迴演講的沃森表示，黑人不如白人聰明；有關不同種族智力水平相同的觀點是一種錯覺。這種說法立即引起多方猛烈抨擊。西方國家對非洲國家的政策錯誤地建立在這樣一種假設的基礎上，即認為黑人與白人同樣聰明，但試驗證明事實並非如此。沃森聲稱，10年之內都無法找到造成人類智商差別的基因。

此前，沃森15日在接受採訪時也曾表示，他“對非洲的前途天生悲觀”，因為“我們所有的社會政策都基於這樣一個構想：非洲人的智力與我們相同，但所有試驗都表明並非如此”。他說，人們有一種自然的願望，認為所有人應該平等，但“那些和黑人雇員打交道的人發現事實不是這樣”。

拍賣諾貝爾獎章

2014年12月4日，美國佳士得拍賣行當地時間拍賣諾貝爾生理學或醫學獎得主、DNA雙螺鏇結構發現者之一、美國科學家詹姆斯·沃森的諾貝爾獎牌，不出數分鐘即以475萬美元成交。這是第一位在世諾貝爾獎得獎者拍賣獎牌，成交價較估計的250萬至350萬美元高出很多。

沃森因與研究夥伴共同發現脫氧核醣核酸(DNA)雙螺鏇結構而在1962年獲頒諾貝爾醫學獎，被稱為“DNA之父”。此後因發表涉種族言論，遭業界排擠，事業每況愈下。

沃森希望借這次拍賣“重新投入公眾社會”。沃森坦承以前“愚蠢”，為往事道歉，這次拍賣所得一部分將捐給母校芝加哥大學和曾任職的劍橋大學克萊爾學院，餘款將用於補貼生計。

佳士得也同時拍賣沃森在獲獎宴會上發表演說的5頁紙手稿，成交價為36.5萬美元。

到訪中國

2017年3月，沃森開啟第四次“中國之行”。明確表示要在中國成立以自己名字命名的研究院“沃森生命科學中心”。

人物事件

2019年1月，諾貝爾獎得主、被稱為世界“DNA之父”的DNA雙螺鏇結構的發現者之一美國科學家沃森（JamesWatson）因為頻繁發表關於種族間智商差異的言論被剝奪了榮譽頭銜。

詹姆斯·杜威·沃森[美國生物學家中文名]

基本信息