这第一支人马是伦敦大学威尔金斯领导的一个小组。他也是用物理办法,请X射线来帮忙。因为DNA是生物高分子,普通光学显微镜根本看不到它的结构。X射线波长很短,穿过DNA分子时,射线打在分子的不同位置,造成在一些方向上加强,在另一些方向上减弱,这叫“衍射”。分析这种衍射图样,就可以确定原子间的距离和排列,这样就可以弄清它的分子结构。威尔金斯就用这种办法拍到了一张DNA晶体结构的照片,这上面是一片云状的圈圈点点,他不敢立即下结论,只猜想DNA的结构大概是螺旋形的。
这第二支人马是美国的结构化学权威鲍林(1901—1994年)领导的小组。1951年夏天,他先用X射线探测蛋白质的结构,顺利地得出阿尔法螺旋模型,眼看离探清DNA的结构也只有一步之遥了。
这第三支人马就是半路出家的华特生和克里克了。论实验条件是威尔金斯实验室最好,论知识底子是鲍林最雄厚,但是论年龄却是华特生和克里克最年轻,思想也最少保守。
却说这两个年轻人日夜苦干,决心打破这三军鼎立的局面,首先夺魁。也是该他们得胜,机会终于到来。1951年5月,华特生在一个科学会议上遇见了威尔金斯,威尔金斯身边正带着几张DNA的X光衍射照片。华特生惊喜异常,立即要了一张。威尔金斯倒不保守,向他诚恳地谈了自己的猜想。
再说华特生得了这张照片,回到卡文迪许实验室立即喊克里克快来,两人伏在案头好一阵切磋。DNA的结构是螺旋形,看来确定无疑了。这时,华特生拿起一个放大镜仔细扫视图画,突然他把目光停在一个十字状的地方说道:“这地方有个交叉,我看这种螺旋很可能是双层的,就像一个扶梯,旋转而上,两边各有一个扶手。”
“对,很有道理。根据我们掌握的资料,威尔金斯小组的弗兰克林也认为它是一种双链同轴排列,现在看来这个问题就只差一层窗户纸没有捅破了。到底在这个双螺旋体里T、C、A、G这四种物质怎样组合排列,弄清这个也就弄清了DNA的模型。”克里克也感到很兴奋。
“看来我们现在的主攻方向就是要立即制出一个DNA模型,有了这个模型才能说清遗传机理。”
他们找来金属绞合线,又参考了弗兰克林测得的数据,两人在实验室的车间里做成又拆掉,拆了又重做,这样连续十几个月,总是找不到一个理想的模式。这天他们正在实验室里累得汗流满面,突然助手推门进来说:“有了一个新方案。”
“什么方案?”
“鲍林已经宣布,他完成了DNA模型,是三股螺旋!”
这个消息可是非同小可,就是说在这场竞赛中,对手已经超过他们冲到了终点。刚才还是一种迷惘的烦恼,现在更是加了一种失败的沮丧。克里克一屁股坐在椅子上,顺手将那些乱七八糟的木棒、线头推到一旁。华特生痴呆呆地站在那里,半天自语道:“三螺旋,这不大可能吧?”
事实上他们是虚惊一场,没有多久各实验室都证明三股螺旋的模型并不能解释DNA的结构。
华特生和克里克经这场虚惊之后对自己的想法更有了把握,更加紧了制作,卡文迪许实验室的车间也为他们帮了大忙。1953年元旦刚过,华特生和克里克就制出了一个新模型,在两股糖与磷酸的螺旋链之间,夹着一一相同的碱基。A基与A基相对,T基与T基相对。这种模型倒是符合已知的资料,但是构形别扭,因碱基分子大小不同,使两条外骨架发生了扭曲。
华特生坐在桌旁,对着这个奇怪的模型陷入沉思。他想神秘的DNA应该是有一种和谐的、美的结构,绝不应该这样歪歪扭扭,他这样想了一会儿便把碱基拆下来重新换了个位置,大小搭配,让A和T配对、G和C配对。这样一来,面前的模型真如一条凌空翻舞的彩绸,那样舒展自如,那样轻松和谐,而且又符合前不久关于DNA结构的另一项发现:A、T两基的数目与G、C两基的数目都正好相等,DNA结构之谜从此解开了。