弗朗西斯·克里克

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更新時間: 2013-09-08

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弗朗西斯·克里克,全名弗朗西斯·哈利·康普頓·克里克,OM,FRS(英語:Francis Harry Compton Crick,1916年6月8日-2004年7月28日),英國生物學家,物理學家,及神經科學家。最重要的成就是1953年在劍橋大學卡文迪許實驗室與詹姆斯·沃森共同發現了脫氧核糖核酸(DNA)的雙螺旋結構。二人也因此與莫里斯·威爾金斯共同獲得了1962年的諾貝爾生理及醫學獎。2004年因大腸癌病逝。

弗朗西斯·克里克 -生平
早年經歷
弗朗西斯·克里克弗朗西斯·哈利·康普頓·克里克

弗朗西斯·哈利·康普頓·克里克,1916年6月8日出生在英國北安普頓附近的Weston Favell,是哈利·克里克(Harry Crick、1887年至1948年)和安妮·伊麗莎白·克里克(Annie Elizabeth Crick、1879年至1955年)夫婦的第一個兒子。當時克里克的父親和叔叔在北安普頓經營鞋廠。他的祖父沃爾特·德布里吉·克里克(Walter drawbridge Crick、1857年至1903年)是一位業餘博物學家,曾撰寫一份有孔蟲(單細胞原生生物)報告,並與查爾斯·達爾文互相討論。

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弗朗西斯·克里克在幼年時被科學所吸引。他在大約12歲時因為比起宗教的信仰更傾向於科學研究,所以他不想再進入教堂。他曾就讀於北安普頓文法學校(Northampton Grammar School),14歲后則於倫敦米爾山丘學校學習數學、物理與化學。他在1933年7月7日獲得沃爾特·諾克斯化學獎。

克里克於21歲時獲得了倫敦大學學院物理學士學位,為了補習拉丁文,未能進入劍橋大學學習。克里克後來成為岡維爾和凱厄斯學院博士研究生和榮譽院士,主要於卡文迪什實驗室、醫學研究理事會(MRC)劍橋分子生物學實驗室工作。他也是劍橋大學丘吉爾學院及倫敦大學學院的榮譽院士。

二戰經歷

克里克在倫敦大學學院的博士研究項目是測量水在高溫下的粘度(他描述為「最乏味的問題」 ),指導教授為愛德華·安德拉德。第二次世界大戰爆發(特別是在不列顛戰役中)后,他的實驗設施遭到炸彈摧毀。

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他於第二次世界大戰期間曾在金鐘研究實驗室進行研究。當時許多著名的科學家都在這裡工作,包括大衛·貝滋(David Bates)、羅伯特·博伊德( Robert Boyd)、喬治·迪肯(George Deacon)、約翰·岡恩(John Gunn)等人,他​​的工作也包含磁學和聲學水雷研究,並設計新的水雷來有效地打擊德國掃雷艦。

二戰之後

1947年,克里克開始學習生物,成為一位將研究重心從物理轉移到生物研究的科學家。當時,克里克受到了很多來自一些著名物理學家,例如鮑林和薛定諤等人的影響。

克里克與醫學研究理事會合作,同時在劍橋Strangeways實驗室工作,進行細胞質物理特性研究。他後來加入卡文迪什實驗室,與馬克斯·佩魯茨、約翰·肯德魯一起研究。當時威廉·勞倫斯·布拉格領導卡文迪什實驗室,他曾於1915年以25歲之齡獲得諾貝爾物理學獎。布拉格卡文迪什實驗室領導擊敗美國化學家萊納斯·鮑林,首先發現DNA結構。卡文迪什實驗室同時與倫敦大學國王學院競爭,當時約翰·蘭德爾領導倫敦大學國王學院生物物理學系。蘭德爾拒絕弗朗西斯·克里克在國王學院工作。弗朗西斯·克里克和國王學院的威爾金斯成為朋友,影響到後來的科學活動,就像克里克和詹姆斯·沃森之間的親密友誼一樣。

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1977年,他從劍橋大學辭職后一直在美國的索爾克研究所工作。

去世

克里克於2004年7月28日在聖地牙哥加利福尼亞大學桑頓醫院拉霍亞大學因大腸癌而去世,他的骨灰最後撒向太平洋。

索爾克研究所在2004年9月27日於加利福尼亞州聖地牙哥舉行公眾悼念儀式,演講嘉賓包括詹姆斯·沃森、西德尼·布倫納、亞歷克斯·瑞奇(Alexander Rich)、他的兒子麥克·克里克(Michael Crick)及小女兒傑奎琳·尼科爾斯(Jacqueline Nichols)等人。私人悼念會2004年8月3日於舉行。

弗朗西斯·克里克 -生物研究
弗朗西斯·克里克沃森和克里克1953年發現DNA結構

詹姆斯·沃森與弗朗西斯·克里克共同提出DNA雙螺旋形結構克里克對生物學中的兩個問題很感興趣:一,分子如何從無生命的物質變成生物;二,大腦如何產生思想。

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理論上,共價鍵可以將生物分子連接起來,成為基因的基礎。但是實際上,生物學家們仍然需要知道到底是哪個分子使得整個結構具有生命。對於克里克來說,只要將達爾文從自然選擇所創造出的進化論及孟德爾在基因方面所進行的研究一起彙集起來,就能獲得生命的秘密。

當時許多生物學家已經意識到,像蛋白質這樣的高分子很有可能是基因的基礎物質。但是,蛋白質只是結構性和功能性的高分子,並且很多又是酶。

1940年代中,生物學家們已經開始發現另一種高分子:脫氧核糖核酸,這是染色體另一個重要的結構,有可能是基因的根源。奧斯瓦爾德·埃弗里及他的同事發現,細菌可以替基因添加DNA分子而造成基因表現型的不同。可是也有證據說明DNA和生物學家的目標無關;DNA可能只是給更重要的蛋白質分子提供基本的框架而已。正在這時,克里克在1949年參加了劍橋大學馬克斯·佩魯茨的研究小組,開始利用X射線來研究蛋白質結晶。此種研究,在理論上,提供了科學家很好的機會來徹底明白大型分子的結構,可是實際上又有太多的技術問題,使得利用X射線在當時並不適合研究分子結晶。

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X射線結晶學

克里克自己學習了X射線結晶學的數學理論基礎。在這段時間內,劍橋大學的研究員正在嘗試著確認蛋白質的最穩定的螺旋鏈模型—α螺旋。鮑林是第一個發現α螺旋中氨基酸:旋轉=3.6的比例的科學家。克里克自己目睹了他同事在研究α螺旋中所犯的錯誤,並在研究DNA的結構中成功地避免了類似的情景。

雙螺旋形結構

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射線衍射的數學理論。從這個數學理論得出的結果和認為含有α螺旋的蛋白質的X射線實驗結果正好吻合。此結果在1952年的一期自然雜誌里出版。螺旋體衍射理論對研究DNA的結構很有幫助。

從1951年底開始,克里克開始與沃森一起在英國劍橋大學的卡文迪許實驗室里工作。他們利用倫敦國王學院的科學家莫里斯·威爾金斯、雷蒙德·葛斯林及富蘭克林等人的X射線衍射的實驗結果,一起提出了DNA的螺旋形結構模型,並在1953年發表研究結果。

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克里克與沃森發現的DNA結構當沃森來到劍橋時,35歲的克里克僅是一名研究生,而23歲的沃森已經有了博士學位,可他們都對分子結構如何儲存遺傳信息的這個問題很感興趣。他們不斷地討論著,認為他們有可能能猜到一個好的、可以解釋這個問題的分子結構。1951年11月,威爾金斯與他的學生雷蒙德·葛斯林(Raymond Gosling)來到了劍橋大學,並且提供沃森和克里克一項非常重要的實驗結果,那就是威爾金斯和他的同事亞歷山大·斯托克斯(Alexander Stokes),從DNA的X射線衍射的實驗結果意識到DNA的結構必定是螺旋形的。他們的實驗結果和富蘭克林後來的一堂課鼓勵沃森和克里克繼續研究螺旋形的分子結構,但是因為他們(特別是沃森)認為鮑林有可能會搶在他們前面發表研究結果,所以在匆忙中發布一個錯誤的模型。他們的積極性受到了一定的打擊;幾個月中,他們並沒有在這方面做太多的研究。就在這時,富蘭克林發現並指出了他們的錯誤-DNA里親水的磷酸鹽應該位在螺旋表面,而疏水的鹼性部分應該位在螺旋內部;而在他們的模型中,磷酸鹽位在螺旋的內部,顯然是不正確的。

弗朗西斯·克里克克里克所繪的DNA結構草圖

克里克向威爾金斯描述了他們原本模型的錯誤,並請他與富蘭克林繼續幫助沃森和克里克研究DNA的分子結構。威爾金斯向他們提供了最新的、還沒有發表的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的蘭德爾的一份實驗報告里)。這份信息進一步地鞏固了他們對雙螺旋、反平行的分子模型的信心。

克里克在1952年初曾經讓格里菲斯試著利用基本化學原理和量子力學計算一下不同的核苷酸之間的吸引力。格里菲斯的結果顯示鳥嘌呤(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。此時克里克並沒有意識到此結果的重要性。1952年底,查戈夫來到英國與沃森和克里克見面,並告知他們他的新發現,也就是查戈夫法則(也稱鹼基當量規則)[21]。這條法則內含兩個比例: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,與格里菲斯的計算結果相同。沃森後來突然意識到,A:T這一對和C:G這一對的結構很相似,它們都一樣長,且每一對里的兩個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現后完成DNA分子結構的研究。

沃森及克里克在1953年4月25日首次在《自然雜誌》公布研究結果。卡文迪許實驗室主任勞倫斯·布拉格爵士1953年5月14日於倫敦蓋茲醫學院進行演講,里奇·考爾德在1953年5月15日於《倫敦新聞紀事報》發表一篇文章,描述該場演講內容。《紐約時報》於隔天進行報道,探討克里克的生平,文章標題為「沃森及DNA:創造一次科學革命」。劍橋大學在校生報紙《Varsity》也於1953年5月30日星期六發布短篇文章。1962年,沃森、克里克及威爾金斯因為DNA研究被授予諾貝爾醫學獎。

分子生物學

膠原蛋白三螺旋形結構1954年,37歲的克里克完成博士論文:「X-射線晶體學:肽及蛋白質」,並獲得博士學位。克里克然後在紐約科技大學的實驗室工作,他在那裡繼續進行蛋白質X射線晶體學的分析研究,主要目標是核糖核酸酶與蛋白質生物合成機制。

克里克在發現DNA雙螺旋結構模型后,他將焦點迅速轉向生物學結構所具有的意義。1953年,沃森和克里克於《自然雜誌》發表另一篇文章:「它似乎可能是攜帶遺傳基因代碼的基礎程序」。

1956年,克里克與沃森推測出小病毒的內部結構,認為球形病毒是由60個相同亞基所組成,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,直到1976年為止。克里克在這段期間搬到加州定居。克里克與亞歷山大合作,使用X射線衍射來進行研究,例如膠原蛋白結構。

俄羅斯科學家喬治·伽莫夫組織一群科學家,針對RNA進行研究。克里克清楚的意識到,必須有一個短序列的核苷酸代碼來指定一個特定的氨基酸在新蛋白質中形成。1956年,克里克為伽莫夫的RNA研究小組撰寫一篇有關的遺傳密碼問題的論文。克里克在這篇文章中,提出蛋白質是由大約20個氨基酸所合成的證據。

在1950年代中期至後期之間,克里克持續研究蛋白質的合成。到了1958年,克里克已經可以列出所有的蛋白質合成過程中的關鍵程序。

佛朗西斯·克里克於1958年提出分子生物學中心法則,並於1970年在《自然雜誌》中重申: 分子生物學的中心法則旨在詳細說明連串信息的逐字傳送,它指出遺傳信息不能由蛋白質轉移到蛋白質或核酸之中。

DNA → RNA → 蛋白質

弗朗西斯·克里克 -家庭婚姻

弗朗西斯·克里克一生曾結過2次婚,育有3個子女,共有6個孫子。

弗朗西斯·克里克 -遺物拍賣

2013年2月25日,美國赫里蒂奇拍賣行宣布,已故英國科學家弗朗西斯·克里克因發現DNA雙螺旋結構獲得的1962年諾貝爾生理學或醫學獎章將被拍賣。這是歷史上首次公開拍賣諾貝爾獎章。

該獎章起拍價為25萬美元,拍賣所得的一部分將贈給位於倫敦的弗朗西斯·克里克研究所。除獎章外,拍賣物品還包括克里克的諾貝爾獎證書、親自簽名的諾貝爾獎金支票以及航海日誌、書籍等其私人藏品。拍賣日期為2013年4月10日。

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