雙螺旋與生命之問：沃森的科學征程與人性沉思

2025年11月6日，詹姆斯·杜威·沃森（James Dewey Watson，1928-2025）在紐約州辭世，享年97歲。作為DNA雙螺旋結構的共同提出者、分子生物學革命的主要奠基人以及人類基因組計劃的倡議者，沃森的人生軌跡橫跨戰后科學體系重建、20世紀后半葉的生物學技術革命和21世紀初基因時代的倫理紛爭，堪稱現代生命科學發展史上最具標志性的人物之一。沃森的離去，不僅是一位科學家的謝幕，更是一個科學時代的落幕。那個始于追問“基因是什么”、繼而破解“基因如何運作”、最終邁向探索“人類怎樣掌控基因”的時代，因他的存在而加速整個領域的發展進程，研究愈深困惑也越多，圍繞他的爭議既多又復雜。

01

DNA雙螺旋模型的提出與分子生物學理論體系的形成

1928年，沃森出生于美國芝加哥，本科就讀于芝加哥大學動物學系，后在印第安納大學獲得遺傳學博士學位。1951年，23歲的沃森放棄哥本哈根的生物化學研究項目，前往劍橋卡文迪許實驗室從事博士后工作。在這里他遇到了擅長物理學和X射線晶體學研究的弗朗西斯·克里克（Francis Harry Compton Crick，1916-2004），二人之后的學術合作也更加頻繁。沃森帶來了遺傳學的問題意識，克里克則提供了結構生物學的分析工具。這種跨學科的智慧碰撞，在當時學科壁壘森嚴的科學界堪稱革命性的合作模式。正如《創世紀的第八天：20世紀分子生物學革命》所言，“兩種彼此分離的研究學派相遇了，并產生了沸騰的反應。從更廣的意義上來說，英國人和美國人相遇了，在將化學引入物理學的層面上，生物學中的具體結構和抽象功能這兩種研究方法相遇了。”【1】

研究的突破并非源自偶然的靈感，而是多條證據鏈的綜合。1952年，倫敦國王學院的羅莎琳德·富蘭克林（Rosalind Elsie Franklin，1920－1958）通過X射線衍射技術，獲得了著名的“照片51號”，圖像中清晰的十字衍射條紋，無可辯駁地證明了DNA分子具有螺旋結構。她的同事莫里斯·威爾金斯（Maurice Hugh Frederick Wilkins，1916—2004）則提供了關鍵的密度數據，推算出分子中每條鏈的核苷酸數量。奧地利生物化學家埃爾文·查戈夫（Erwin Chargaff，1905－2002）發現的“堿基當量規則”（A與T數量相等，G與C數量相等）則像一把鑰匙，暗示了堿基配對的可能性。依托這些線索，沃森與克里克通過模型搭建和空間想象，最終構建出DNA雙螺旋結構的精確模型。這一模型不僅完美解釋了已有的實驗數據，還預測了DNA的復制機制，更揭示了遺傳信息通過堿基序列傳遞的原理。

1953年4月25日，《自然》雜志發表了一篇僅千余字的短文《核酸的分子結構——DNA的一種可能結構》，署名作者正是詹姆斯·沃森與弗朗西斯·克里克。這篇看似普通的論文，如一道驚雷劃破生物學的夜空，將這門描述性學科推向分子水平的精確科學領域。當時25歲的沃森或許未曾想到，他與克里克在卡文迪許實驗室搭建的金屬模型，日后會與達爾文進化論、孟德爾遺傳定律并列為生物學三大里程碑。

此后的十年，分子生物學如雨后春筍般生長。1958年克里克提出“中心法則”，1961年雅可布和莫諾發現操縱子，1965年遺傳密碼全部破譯。每一步突破，都建立在雙螺旋結構的基石之上。1962年，沃森、克里克與威爾金斯因發現核酸分子結構及其對生命物質信息傳遞的重要性共同獲得諾貝爾生理學獎。遺憾的是，為這一發現提供關鍵數據的富蘭克林已于1958年因癌癥去世，未能分享這份榮譽。這段歷史后來引發了關于科學倫理與性別歧視的深刻討論，沃森在1968年出版的回憶錄《雙螺旋：發現DNA結構的故事》中對富蘭克林的貢獻輕描淡寫，不稱富蘭克林的大名，而呼“羅西”，認為“真正棘手的還是羅西。象她這樣一個女權主義者，最好還是另找去處。這樣的想法看來是不能避免的。”【2】這種敘述反映了當時科學界對女性研究者的偏見。之后霍華德·馬克爾也專門著書對沃森的行為進行了批判：“時隔15年后，詭計多端的沃森狡猾地篡改了歷史記錄。他的詭計是一本看似在他還是個愣頭青的時候就寫好的語氣刻薄但又令人難以抗拒的回憶錄。實際上，這本書是沃森在30多歲擔任哈佛大學教授期間，利用幾個暑假精心撰寫的——1968年的經典暢銷書《雙螺旋：發現DNA結構的故事》。”【3】

02

冷泉港實驗室與科學火種的傳遞

1968年，40歲的沃森接管了位于紐約長島的冷泉港實驗室。彼時，這座百年機構正深陷困境：年度經費尚不足百萬美元，研究領域仍局限于傳統經典遺傳學范疇，甚至一度瀕臨關閉。然而，30年后他卸任時，冷泉港已蛻變成為擁有20個研究中心、年度預算超數億美元的分子生物學重鎮。冷泉港實驗室的顯著發展得益于沃森深刻的科學洞察力與前瞻性戰略眼光，他早期就敏銳預判到分子生物學將成為未來生命科學研究的核心領域，并將癌癥研究、神經科學及基因組學列為推動學科范式轉型的關鍵方向，逐步整合為實驗室的核心研究體系。基于這一戰略預判，冷泉港實驗室當前已確立植物生物學、定量生物學、癌癥研究、神經科學及基因組學五大重點研究方向。【4】在任期間，他大刀闊斧地進行改革，關閉低效的經典遺傳學實驗室，建立分子遺傳學、腫瘤生物學等新興學科；四處游說企業家與慈善家，增加實驗室的科研經費；廣攬全球頂尖人才，形成以問題為導向，而非以技術為導向的研究文化。

沃森深知科學的進步不僅需要頂尖成果，更需要開放的學術生態。他恢復了冷泉港自19世紀末開始的夏季研討會傳統，將其打造成全球分子生物學家的“精神家園”。每年夏天，來自世界各地的科學家聚集于長島討論最前沿的成果。如今，冷泉港的“定量生物學”“基因組學”等會議已成為相關領域的風向標，年輕學者在這里不僅能聆聽到諾獎得主的報告，更有機會與同行激烈辯論、碰撞思想。

發展實驗室的同時，沃森亦注重知識的傳承與普及。早在1965年，他便出版了《基因的分子生物學》第一版。這部著作以清晰的邏輯、生動的語言，將分子遺傳學的知識系統化、結構化，迅速取代了傳統教材，成為全球高校的標準課本。截至2025年，該書已更新至第七版，累計發行量數百萬冊。與傳統教科書不同，沃森在書中大膽融入最新研究進展，甚至不回避未解決的爭議問題，這種知識的呈現方式，培養了幾代科研人員的批判性思維能力。

03

推動大型科學計劃：人類基因組計劃的制度設計者

如果說雙螺旋結構的發現與冷泉港實驗室的振興展現了沃森作為科學研究者的天賦，那么1988年他接手人類基因組計劃（HGP），則彰顯了他作為科學戰略家的遠見（戰略科學家仍有指向不明的疑惑，其多意指科學家對個人職業未來的宏觀籌劃，科學戰略家則更多指涉科學家對科學本身的宏觀籌劃）。1988年，60歲的沃森接受美國國立衛生研究院邀請，出任新成立的國家人類基因組研究中心首任主任，這個決定將他從實驗室推向了科學政治的舞臺中央。

早在1980年代初，科學界已出現人類基因組測序的設想，但反對聲從未停歇。反對者認為耗資數十億美元測定30億個堿基對的序列無異于大海撈針，不如將資金投入具體疾病研究。但是沃森卻敏銳地意識到只有掌握完整的基因組圖譜，才能從根本上理解基因與疾病的關系。在沃森的推動下，計劃于1990年正式啟動，美、英、法、德、日、中六國科學家共同參與。其中美國負責54%的測序任務，英國25%，日本7%，法國2.8%，德國2.2%，中國1%。2000年6月26日，六國科學家聯合宣布人類基因組工作框架圖繪制完成，時任美國總統克林頓和英國首相布萊爾特別對中國科學家所做的貢獻表示感謝。

沃森留給人類基因組計劃最寶貴的遺產，并非測序技術本身，而是開放科學的制度設計。1996年，當私營公司塞萊拉基因（Celera Genomics）宣布將采用“鳥槍法”測序法單獨完成基因組圖譜，并計劃對關鍵基因申請專利時，沃森予以強烈譴責。他認為基因是人類共同的遺產，專利化將使科學進步淪為商業壟斷。在此背景下，他參與建立“百慕大原則”，要求所有測序數據須在24小時內上傳至公共數據庫GenBank，向全球免費開放。他說服各國資助機構將“禁止基因序列專利”寫入合作協議，還開創性地將倫理、法律和社會影響研究（ELSI）納入計劃預算，占總經費的3%。這是人類首次在大型科學計劃中，同步思考技術突破可能帶來的倫理后果的前瞻性制度設計。

這套開放數據的原則，后來成為全球科學共享的范本。基于GenBank的數據，科學家發現了BRCA1/2基因與乳腺癌、APOE基因與阿爾茨海默病的關聯；23andMe等基因檢測公司讓普通人也能了解自身遺傳背景；CRISPR基因編輯技術的突破，也離不開對基因組序列的精準解析。

04

爭議與反思：天才的陰影與科學的邊界

沃森的晚年充滿爭議。2007年，他在接受《星期日泰晤士報》專訪時稱自己對非洲未來持悲觀態度，理由是黑人的智力水平可能低于白人。此番帶有種族偏見的言論猶如重磅炸彈，在科學界掀起軒然大波。冷泉港實驗室迅速撤銷了他的名譽主任頭銜，多家學術機構也相繼取消了對他的講座邀約。2019年，91歲的沃森在紀錄片中重申類似觀點，導致冷泉港實驗室徹底與其劃清界限。這位曾被譽為“DNA之父”的科學巨匠，最終因偏執的種族歧視觀點，從科學的神壇上黯然跌落。率真、直言的個性如何在政治正確、真理表達與科學修辭學之間達致一種均衡時至今日仍是一道未解的難題。

沃森的爭議為科學界敲響了警鐘，科學領域的專業能力與個人的倫理素養未必天然統一。雙螺旋結構的發現揭示了生命運行的奧秘，卻難以解答生命應當如何被尊重的倫理命題；人類基因組計劃闡明了基因與疾病的關聯，卻無法界定正常與異常之間的倫理邊界。科學家作為公眾人物，其言論具有遠超普通人的影響力，這種影響力需要與責任匹配。

詹姆斯·杜威·沃森雖已離世，但他所開創的分子生物學時代仍在推進，他所傳遞的科學精神依舊閃耀。這或許就是最好的紀念，讓他的成就照亮前路，讓他的教訓警示未來，讓生命科學的探索永遠與人性的光輝同行。

參考文獻

【1】霍勒斯·賈德森撰,李曉丹譯.創世紀的第八天:20世紀分子生物學革命[M].上海:上海科學技術出版社,2005:65.

【2】詹姆斯·杜威·沃森撰,劉望夷譯.雙螺旋:發現DNA結構的故事[M].北京:科學出版社,1987:10.

【3】霍華德·馬克爾撰,李果譯.生命的秘密:弗蘭克林沃森克里克和DNA雙螺旋結構的發現[M].北京:社會科學文獻出版社,2024:11-12.

【4】宋彥延,賀天平.沃森在冷泉港實驗室的科學管理實踐研究[J].自然辯證法研究,2022,38(06):49-54.

張鵬，上海交通大學科學史與科學文化研究院博士生；李俠，上海交通大學科學史與科學文化研究院教授，博導。文章觀點不代表主辦機構立場。

◆ ◆ ◆

編輯郵箱：sciencepie@126.com