孫詠萍

今年是克里克100周年誕辰。雖然克里克的名字隨著DNA雙螺旋的發(fā)現(xiàn)而家喻戶曉，但是他那種勇闖不同領域、敢于踐行“大科學”的研究風格，尚有待科學史家進行更深入探討。

克里克（Francis HarryCompton Crick，1916年6月8日一2004年7月28日）生于英國北安普敦（Northampton），卒于美國加州圣迭戈的拉霍亞（La Jolla，San Diego），是一位跨世紀、跨學科領域的卓越科學家。DNA雙螺旋結構的發(fā)現(xiàn)使他蜚聲世界，并因此在1962年與沃森（J.D.Watson）、威爾金斯（M.H.F.Wilkins）同獲諾貝爾獎。而克里克的研究不只限于澄清DNA結構，他的科研興趣經(jīng)歷了從物理科學到生命科學領域的轉變，所涉獵的問題包括水黏度測量、武器設計、細胞質的物理性質、DNA結構、蛋白質、中心法則、遺傳密碼、發(fā)育的關鍵特性，乃至人類的意識等。他為分子生物學和神經(jīng)生物學所建立的學科框架體系，成了科學上的永恒經(jīng)典與不朽豐碑?？死锟撕退瑫r代的科學家聯(lián)手，將我們推送到一個嶄新的科學時代，使人類能夠從分子水平上全面了解自身。不僅如此，他還留給了我們豐富的科學思想和精神財富。2015年11月，“弗朗西斯·克里克研究所”在英國倫敦竣工。建立這個歐洲巨型的研究機構，可以看作是對克里克高規(guī)格的紀念。

今年正值克里克100周年誕辰，本文擬趁此契機追述他的傳奇人生，梳理和反思其貢獻在科學史上之獨特性、前瞻性及創(chuàng)新性。

選擇劍橋。成就夢想

克里克是如何與劍橋大學（University of Cambridge）結下緣分的呢？其實，他的本科階段是在倫敦大學（University of London）度過的。1937年，克里克完成在倫敦大學物理學專業(yè)的學習。第二次世界大戰(zhàn)中，他在理論物理學家馬西（H.S.W.Massey）的領導下因做“武器設計”而小有名氣。可是，克里克不愿看到戰(zhàn)爭給人們帶來的不幸和苦難，遂決意改行做自己一直向往的基礎研究。后來經(jīng)過對自身興趣、能力和未來發(fā)展等實際情況的仔細評估，又在數(shù)學家科林伍德（E.Collingwood）及好友數(shù)理邏輯學家克賴澤爾（G.Kreisel）支持下，很快從確立的兩個基本問題——生命問題和意識問題中，選擇了前者進行下一步研究，因為跟研究人腦這樣抽象而深奧的第二個問題相比，他判斷第一個問顯然更容易一些。從這里也可看出克里克那種典型物理學家的思考方式——研究問題先從簡單情形入手。

克里克花了很多時間進行基礎方面的閱讀，自學了化學和生物學。在閱讀中，他十分欽佩美國化學家鮑林（L.Pauling）和奧地利物理學家薛定諤（E.SchrOdinger）的工作。特別是薛定諤在《生命是什么》一書中提出的用量子力學來研究基因問題的觀點，使克里克打開了思緒之旅，毫不猶豫地鎖定了在生物物理學領域從事基礎性研究的方向。經(jīng)過馬西的介紹，克里克認識了倫敦大學學院（London University College）的希爾（A.V.Hill）和倫敦國王學院（London King College）的威爾金斯。這為他后來從事生物物理研究，走上成為生物物理學家之路奠定了基礎。希爾得知克里克想做生物物理學研究，就把他介紹給醫(yī)學研究理事會秘書梅蘭比（E.Mellanby）爵士，還贈給他影響一生的忠告：“你應該到劍橋去，在那里你會認識自己的水平?！逼浜蠼?jīng)歷了嘗試與倫敦大學伯貝克學院（BirkbeckCollege，London）X射線晶體學家伯納爾（J.D.Bernal）一起工作的申請失敗，克里克決定聽從希爾勸告到劍橋去。

1947年克里克來到劍橋，首站即是由費爾（H.Fell）領導的斯傳威實驗室（StrangewaysLaboratory）。他在這兒工作了兩年，當時曾利用外磁場導致細胞內(nèi)微粒運動，從而推斷了細胞質的物理性質。盡管此方面的研究并未激起他太大的興致，然而正是在這里，克里克進行了廣泛的閱讀，開始嘗試去形成自己的觀點。因此，斯傳威實驗室是克里克轉向基礎研究，得以養(yǎng)精蓄銳、厚積薄發(fā)的一塊跳板?？上У氖?，今天在這個實驗室里面卻幾乎沒有什么對克里克的紀念。

如果說在克里克的生活中是否有運氣降臨過，那么他能夠進入劍橋大學卡文迪什實驗室（CavendishLaboratory）真的得益于一個幸運的時刻。當時他向梅蘭比匯報工作進展，告訴梅蘭比他正在取得有關細胞質物理性質的數(shù)據(jù)。在面對著梅蘭比提出的種種問題感到不知所措之際，他情急中說出了自己對生物大分子研究感興趣。梅蘭比的桌子上放著一份關于在基礎物理學研究最前沿的卡文迪什實驗室組建一個下設單位“醫(yī)學研究理事會”（MedicalResearch Council）的建議書。該部門將要用X射線衍射方法研究蛋白質的結構。令克里克覺得意外的是。梅蘭比恰巧問到他對這份建議書的想法，克里克馬上顯示出激動、興奮和心神向往的姿態(tài)。于是1949年，在梅蘭比的幫助下，克里克進了卡文迪什實驗室佩魯茨（M.Perutz）領導的研究小組，開始用x射線來研究蛋白質結晶。從此，他與生物學家沃森、布倫納（S.Brenner）等相識合作，迎來了事業(yè)上的一個又一個高峰。從雙螺旋結構的闡明（1951年）到遺傳密碼表的確立（1968年），克里克傾情投入于分子生物學經(jīng)典時期的完美創(chuàng)造，為建立完整的遺傳密碼理論而單獨提出了“擺動假說”和“凍結偶然性理論”?？傮w上說，DNA是分子生物學的真正起點，遺傳密碼的發(fā)現(xiàn)標志著經(jīng)典分子生物學的結束，克里克是這個過程中（1951-1968年）的一位重要參與者與成就者。

克里克選擇不拘一格并且學術氣氛濃郁的劍橋，而劍橋也以獨特的學術傳統(tǒng)和對學者的充分包容與鼓勵，讓他在科研中顯露自己獨立思考、批判吸收以及開放合作的意識與能力?？死锟舜竽憽⒉涣b和爽朗的個性特點跟劍橋崇尚自由的學術風格不謀而合，說明劍橋是一片完全可以成就他的天地，而他也終將成為一名不負劍橋栽培的研究型人才。克里克在分子生物學領域流連徜徉、探幽攬勝，其大部分科研生涯是以劍橋大學分子生物學實驗室的“醫(yī)學研究理事會”為根據(jù)地展開的，他的足跡遍及劍橋，或許中國詩人徐志摩之劍橋游蹤與他稍可比擬?？死锟耸莿虼髮W岡維爾與凱厄斯學院（Gonville andCaius College，University of Cambridge）學生，后來又成為這里一名院士，2013年該學院在正門入口處設置了紀念標志圖案以示對他的景仰。老鷹酒吧（Eagle Pub）是克里克經(jīng)常進午餐的地方，也幸運地因為他在此大聲宣布“揭開生命之謎”，而與DNA的光環(huán)千古相隨。

克里克在劍橋也盡情享受其社會環(huán)境與自然資源。除了工作，克里克還很善于經(jīng)營房產(chǎn)。他在這個地理面積約3389平方公里的劍橋郡，曾擁有4處住地，儼然一名成功的地產(chǎn)商。直到今天“金螺旋”還靜靜矗立于劍橋葡萄牙地19-20號（19-20 PortugalPlace，Cambridge）門廊上，讓世界各地的來訪者肅然起敬。在那些令克里克燃燒科學激情的歲月里，忙里偷閑，他時常攜家人及朋友劃著小船游覽于劍橋河上，向著幾乎每個來劍橋者都會親歷的格蘭切斯特（Granchester）方向，尋求科學沉思中之靈光一現(xiàn)。在美麗與自由的劍橋，克里克把自己集成就事業(yè)和不忘行樂于一身的人生，經(jīng)營到了極致。

勇闖“新領域”，踐行“大科學”

第二次世界大戰(zhàn)期間，克里克中斷了學習，為英國政府制造水雷，良好的物理學知識使他做得相當成功，然而對基礎研究的熱情驅使他很快把興趣鎖定在“生命和意識”兩個問題中的第一個——生命之謎。克里克坦言：“當我在1947年開始進行生物學研究時，我不懷疑我感興趣的所有主要問題會在我的科學生涯中得到解答，諸如基因是由什么組成的，它是怎樣復制的，它是怎樣開關的，它有什么功能，等等。我曾經(jīng)選擇了一些課題，準備在我的整個科學生涯中持續(xù)地研究它們。現(xiàn)在我覺得自己的大部分抱負都已經(jīng)實現(xiàn)了?！?966年6月，在美國紐約州長島的冷泉港實驗室（Cold Spring Harbor Laboratory）召開了以“遺傳密碼”為主題的年會。遺傳密碼的最終破譯，證實了生物學的這個基本概念在大體輪廓上的正確性，而這一切來得如此之快，使得包括克里克在內(nèi)的許多科學家均感始料未及。盡管并非克里克研究的所有問題都得到了詳盡答案，但是從DNA的結構到遺傳密碼，分子生物學的輪廓業(yè)已被清晰地勾勒出來。它們可以作為可靠的基礎，以后的工作是花長時間去填補更多細節(jié)。此時克里克覺得，又該是他轉向新領域的時候了。他與合作者布倫納選擇了胚胎學也即現(xiàn)在的發(fā)育生物學，當時他引進的后輩勞倫斯（P.Lawrence）如今仍在繼續(xù)這方面的研究。

1976年，年屆六十的克里克感嘆時光飛逝。他先前雖沒有機會完全投入，卻一直密切關注著腦科學的發(fā)展。這時他再也無法擺脫“意識”這個最初就讓他心儀問題的吸引，開始進軍腦科學研究。1976年的年末，他前往美國加州索爾克生物研究所（Salk Institute for Biological Studies），加入當時人們看來是“生死未卜”且不成學科的領域，開展腦科學的研究。離世前，他已經(jīng)為神經(jīng)生物學領域勾勒了未來發(fā)展的框架。在世紀之交，腦科學（思維科學或神經(jīng)生物學）成了生命科學研究的又一前沿領域，而1990年代曾被譽為“腦的十年”。但是對克里克來說，當時只想去為這個領域解決實際問題，并十分看好這個起步階段。縱觀克里克的科學探索軌跡，其人一生能夠緊隨初衷執(zhí)著前行，以實現(xiàn)平生全部的夙愿——解開“生命”和“意識”之謎，這樣的“堂吉訶德精神”實屬難能可貴。

有的人詰問：“克里克確實了不起嗎？為什么他獲取的每一項重大成就，都不是本人獨立完成的呢？”奇妙的是，科學發(fā)展之重要動力恰在于“合作”。在看似冒撞實則是興趣、雄心與責任使然的各個領域，克里克都做得不同凡響，且起到了主導作用。在物理學領域里，他領導了一些科學家并肩戰(zhàn)斗，所設計的魚雷擊毀德軍戰(zhàn)艦上千艘；在DNA結構的研究中，他與沃森精誠合作，闡明了雙螺旋結構，同時成為科學史上憑借團隊合作創(chuàng)造科學奇跡的一個典范；后來在破譯遺傳密碼的曲折道路上，他與布倫納形成二人組合，澄清了密碼破解中的諸多理論問題，第一個從遺傳學角度證明了三聯(lián)體概念，為美國三個研究組從實驗上破解遺傳密碼指明了方向，最后在1968年，克里克將遺傳密碼表繪制完畢；接下來，為發(fā)展胚胎生物學領域的研究，他引進人才，提攜后輩，與勞倫斯合作，確定了發(fā)育的關鍵特性在于梯度問題；移居美國后，他在意識研究領域里遇上了年輕的科赫（C.Koch），合作為神經(jīng)生物學理論框架的構建，奠定了發(fā)展的基礎，并出版專著《驚人的假說》（Astonishing Hylpothesis），其中指出：人類的思想與意識完全可以用大腦中一些物質性的神經(jīng)元交互作用來解釋。克里克研究意識問題的一個突出特點是，他不僅從自己熟悉的物質——分子這個角度去研究問題，還注重從心理學、神經(jīng)解剖學、神經(jīng)生理學和哲學等各個水平去分析問題，以期架起連通諸領域之橋梁。在每一項研究中他都把握著研究方向，指揮著整個研究的發(fā)展進程。

克里克堪稱跨領域的極具影響力的科學人物，可以認為他在自己涉足的每個領域都把科學活動整合成一個有機的“大科學”項目。克里克所營造的科研氛圍，所擁有的科研團隊，所組織的機構內(nèi)外間的論壇、會議等學術交流，所取得的科研成果，所創(chuàng)下的經(jīng)濟與學術價值，都與今天科學家熱情呼吁的“大科學”不謀而合。一個成功的“大科學”計劃包含這樣幾個特征：第一，它有一個非常明確而且肯定能夠達成的目標；第二，它是由科學家自發(fā)組織并得到該領域科學家普遍支持的；第三，啟動這個項目的時機已經(jīng)成熟，在該領域已具備足夠條件來開展該項目。在今天“大科學”研究被推崇，又被辯論得沸沸揚揚的現(xiàn)實條件下，不能不說克里克人生中的幾番轉行以及對新領域富于實質意義的開拓，對我們有莫大的啟迪與示范作用。

具體地講，克里克一生經(jīng)歷了從物理學領域到分子生物學、生物物理學，再到發(fā)育生物學，最后轉至神經(jīng)生物學領域的轉變，人們甚至可以將其整個科學人生作為探討“大科學”研究的一個歷史符號。不僅如此，也正因為有克里克這樣跨領域的世界級科學家涌現(xiàn)，才催生了大科學研究之新內(nèi)涵。“大科學”是大時代當中科學研究發(fā)展的必然結果，也是科學研究追求統(tǒng)一的必然趨勢?？死锟苏娴木哂羞@樣“大科學”的胸懷嗎？筆者通過在劍橋對他同事勞倫斯的訪談，得到了肯定的答案。勞倫斯認為：“克里克的研究一直具有一種開放性的視野，他在研究中樂于尋找的是可以將不同方面囊括在一起的框架，這使得他在處理問題時總能擊中要害?！?/p>

品味科學，獻身科學

從真正意義上講，克里克的科學品味之養(yǎng)成，始于在倫敦大學學院做研究工作的時候。那時，工作的重點是測量水的黏度。克里克對這項研究的感受是：“我的間接收獲是一名物理學家的自豪感，感到物理學作為一門學科非常成功。為什么其他學科不能也這樣呢？這促使我在戰(zhàn)后終于轉到生物物理學。這種感覺也有助于矯正我在和生物學家交往時遇到的沉悶而謹慎的態(tài)度?！痹趶氖律锎蠓肿友芯康臅r候，克里克品味到生物學與物理學之間確實存在很大的差別。“物理學中的基本定律通常能夠用精確的數(shù)學公式表達出來，而且它們很可能在宇宙中任何地方都是正確的。相比之下，生物學中的定律只是大致的概括，因為它們描述的是自然選擇經(jīng)過億萬年所形成的精密的化學機制。譬如，物理學的結果可以用有力、深刻而且時常違反直覺的普遍規(guī)律來表示，生物學中沒有像牛頓力學中的能量守恒、動量守恒和角動量守恒等簡單的守恒定律。生物學有自己的‘定律，例如孟德爾遺傳定律，但它們只是廣泛的概括，而且存在著許多重要的例外?！?/p>

初到卡文迪什實驗室，他首先是與導師佩魯茨一起做蛋白質結構方面的研究，但很快意識到分子結構的重要性。他曾經(jīng)對比了同在加利福尼亞理工學院（California Institute of Technology）的物理學家德爾布呂克（M.Delbrfick）與生物化學家鮑林理解生命本質的相反觀點?？死锟苏J為德爾布呂克不太關心化學，認為化學是量子力學的一個不太重要的分支，他沒有想到自然選擇能夠創(chuàng)造出如此重要的分子結構；而鮑林則相信，要解釋的許多問題都可以用成熟的化學理論，特別是有關大分子化學和不同原子之間化學鍵的知識來解決，有了這些知識就完全可以解開生命之謎?？死锟舜竽懙乇硎荆骸皻v史證明，鮑林是對的。德爾布呂克是錯誤的。德爾布呂克在他的著作《理解物質》中也承認了這一點。我們現(xiàn)在還意識到，分子生物學絕不是生物學體系中一個不重要的方面，它是生物學的核心。生命的各個方面幾乎都在分子的水平上受到操縱。如果不懂分子，我們對生命本身就不可能有深刻的理解。如果沒有在分子水平上得到證實，所有高級水平的處理方法都是可疑的。”這一觀點也促使他無論在分子生物學還是在神經(jīng)生物學的研究中都十分重視生物的分子結構，主張“結構決定功能”。

鮑林的α螺旋給克里克帶來的一個重要啟示是：可以借助最少的直接實驗證據(jù)，得出正確的模型結構。于是在DNA結構問題的競爭中，他與沃森不辭勞苦地建立起DNA結構模型。兩人互相討論，及時糾正彼此的先入為主的觀點，最終在這場智力競賽中取得勝利。克里克總結道：“在解決這類科學問題的過程中，失敗是無法避免的，前面已經(jīng)列舉了我的一些錯誤想法。要得到問題的正確答案總要經(jīng)過一系列邏輯步驟，如果其中一步是錯的，就會將人引到完全錯誤的方向上去，也就不可能找到正確的答案。因此，不被錯誤的觀點所蒙蔽是極其重要的。而智力合作的優(yōu)勢就在于：對陷入錯誤假設中的人擊一猛掌而使之清醒?！?/p>

克里克還反思道：“在分子生物學的歷史中我們還可以得到許多別的教訓……令人驚奇的是，一個簡單的錯誤觀念可能使整個問題陷入迷霧之中。例如，我曾經(jīng)錯誤地認為DNA的每一個堿基至少以兩種不同的方式存在。另一個具有戲劇性的例子是：假設rRNA就是mRNA。最初看來這個錯誤的觀念是很合理的……只有逐步積累實驗事實，直到和我們的基本觀念相抵觸時，才能使我們放棄先入之見。這種對我們觀念不滿意的感覺使我們能夠發(fā)現(xiàn)錯在哪兒。如果我們不是那么自覺地研究這些矛盾，我們就永遠不會得到答案?！痹诳死锟说淖詡骼?，他的確突出地強調并且清晰透徹地剖析了自己在科學研究中基于所犯錯誤而獲得的一些經(jīng)驗和啟示。

克里克的科學品味是深邃的。在晚年步入神經(jīng)生物學領域以后，他曾冷靜地察看了這個奇妙的新天地。開始實驗文獻和綜述的閱讀以后，他很快鎖定了沒有人提及的問題——意識。他注意到，不僅神經(jīng)生理學家不喜歡談論意識問題，而且心理物理學家和認知科學家也是如此。但是他堅信，有時候一些看來不可能解決的基本問題卻很容易得到結果，因為可能的解答很少，最后就會不可避免地得出正確答案。在神經(jīng)生物學領域他很快感覺到：“許多理論工作正在進行之中。學者們分成一些獨立的流派，相互間不大愿意引用別人的工作。這種特點在一些不能得出確定結論的學科中是常見的?！币钥死锟烁惴肿由飳W的風格來看，他期待和鼓勵“二重唱合作”以及與不同學派之間的思想交流。所以，克里克的廣結人脈以及與科赫結成的長期忘年交組合，促使克里克在這方面能夠陸續(xù)開展許多有意義的嘗試。

克里克對自己所經(jīng)歷的研究領域還有非常精辟的評價：“腦科學的現(xiàn)狀使我想起1920、1930年代分子生物學和胚胎學的情況：已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了許多有意思的現(xiàn)象，在許多前沿上每年都有穩(wěn)步進展，但是主要的問題仍然懸而未決。如果沒有新的技術和觀念，看來不可能找到答案。分子生物學在1960年代變得成熟了，胚胎學剛剛開始進入充分發(fā)展的時期，而腦科學還有很長的路要走。然而課題的魅力和答案的重要性將不可避免地推動它前進。要想正確地估價人類自身在周圍浩瀚而復雜的宇宙中的地位，徹底地了解我們的腦是十分必要的?！?/p>

克里克縱情于自己追逐的每一個領域，直到臨終前還在撰寫論文。同事波焦（T.A.Poggio）回憶道：“我永遠也不會忘記他慷慨地讓人分享他的智力成果，他永遠有時間和興趣與人討論科學問題，并讓人感受他對科學的熱愛?！泵看翁皆L都使波焦感到克里克“以一種獨一無二的方式讓我頭腦清醒，充了電，對研究也對生活重新產(chǎn)生深究和歡樂的心情?！薄八麑Τ錆M好奇心的人極其耐心。我記得有一次他在麻省理工學院演講完之后，盡管已經(jīng)很累了，但是對那些留下來不走的學生和聽眾所提出來的無窮無盡的問題，仍舊耐心而又溫和地一一作答?！?/p>

2004年的7月，88歲高齡的克里克到了結腸癌化療無效的階段，非常疼痛，然而他依然對研究工作充滿熱情并且保持冷靜。就在他離世的一星期前，美國科學家史蒂文斯（C.F.Stevens）和謝澤諾夫斯基（T.J.Seinowski）為建立一所新的克里克一雅各布斯計算與理論生物學中心（Crick-Jacobs Center for Theoretical and Computational Biology）的事去拜訪他，克里克依然在伏案思考，病榻旁堆滿了論文，與往常沒有不同。

克里克從小就相信科學的力量。誠然，科學家和研究者們都會對科研有自己獨特的甘苦體驗，而重要的是克里克對科學研究背后隱藏的問題有敏銳的思考與深入的挖掘，對錯誤有警醒的審視。他善于從教訓中獲得經(jīng)驗和啟發(fā)。即使在病榻上，他還一如既往地定期討論腦與神經(jīng)的相關問題；直到安息之前，他還在修改論文。他的一生從呱呱墜地時被姨媽抱上房頂和被長輩寄予遠大的期望開始，經(jīng)歷了對科學狂熱的追求，最終雖肉體難撐仍精神不垮，稱得上是名副其實地為科學貢獻了一生。

斯人已去，風范長存。今天的人類無時無刻不沐浴著科學文明所賜予的豐厚福祉，DNA、遺傳密碼、人類基因組、航天技術和人工智能把我們領進了一個絢爛的全新時代。生活在這樣一個把原來一切的不可能陸續(xù)變成可能的世界里，我們理當緬懷那些已經(jīng)逝去了的富于睿智的頭腦。那些科學巨匠所留給我們的不只是物質文明巨大飛躍的碩果，更有他們批判的思想、開闊的視野和寬廣的胸懷。

關鍵詞：克里克 分子生物學 領域 大科學