弗朗西斯·克里克

弗朗西斯·克里克(英文名:Francis Harry Compton Crick,1916年6月8日—2004年7月28日),全称弗朗西斯·哈利·康普顿·克里克,出生于英格兰北汉普顿市,本科毕业于伦敦大学学院英国生物学家、物理学家、神经科学家。

攻读博士学位期间,弗朗西斯·克里克因第二次世界大战爆发被迫中断学业,并投身英国海军部,专注于水雷的研发工作。二战结束之后,他转向生物学研究。1950年,弗朗西斯·克里克被剑桥大学凯斯学院录取。1953年4月25日,弗朗西斯·克里克和詹姆斯·杜威·沃森合作成功构建DNA分子模型;同年,二人合作在顶级的《自然》杂志上发表了一篇名为《核酸的分子结构--DNA的一种可能结构》的论文,该论文被誉为是“生物学的一个标志,开创了新的时代”。1954年,其获得了博士学位。1958年,弗朗西斯·克里克进一步分析了脱氧核糖核酸在生命活动中的功能和定位,提出了著名的中心法则,即“DNA→核糖核酸蛋白质”,由此奠定了整个分子遗传学的基础。1962年,弗朗西斯·克里克、詹姆斯·杜威·沃森二人与莫里斯·威尔金斯共同获得了诺贝尔生理学或医学奖。1966年起,其转向神经科学,研究意识问题。1976年,60岁的弗朗西斯·克里克开始从事对脑和意识的研究,他在科学史上第一次明确提出用自然科学的办法可以解决意识问题。1993年3月,弗朗西斯·克里克的著作《生命:起源和本质》由中国科学技术出版社出版,在该书中,其提出直接的有生源说理论,以此来解释生命的起源。2004年7月28日,弗朗西斯·克里克因大肠癌在美国加州圣迭戈市一家医院去世,享年88岁。临终前的弗朗西斯·克里克仍在修改学术论文,同事罗伯特·科赫评价称“他至死犹是一名科学家”。

弗朗西斯·克里克主要成就包括提出了中心法则、提出了脱氧核糖核酸的双螺旋结构学说、发现了遗传物质在决定蛋白质特性上的作用、提出直接的有生源说理论。此外,他曾先后获得过伦敦皇家自然知识促进学会会员、美国艺术与科学院的外国荣誉会员等荣誉。2013年,弗朗西斯·克里克写给儿子的家书以530万美元的价格被拍卖成交,2014年,其获得的诺贝尔奖项奖章被拍卖并保存于百慕迪再生医学中心。

人物生平

早年经历

1916年6月8日,弗朗西斯·克里克出生于英格兰北汉普顿市。幼时的他便对科学问题充满好奇和疑问。1937年,弗朗西斯·克里克在伦敦大学学院学习物理,并获得了物理学士。攻读博士学位期间,他因第二次世界大战爆发被迫中断学业。随后,弗朗西斯·克里克投身英国海军部,专注于水雷的研发工作。二战结束之后,他对“生物与非生物的本质区别”这一课题产生了比较大的兴趣。但彼时的他,在生物学、有机化学及晶体学领域几乎毫无基础。在此后的几年里他花了大量的时间自学这些知识,完成了从物理学家到生物学家的转变。

科研经历

1947年,弗朗西斯·克里克进入剑桥大学的斯坦格威斯实验室参与研究工作,随后又加入剑桥大学卡文迪许实验室。1950年,弗朗西斯·克里克被剑桥大学凯斯学院录取。1951年,弗朗西斯·克里克认识了美国科学家詹姆斯·杜威·沃森,二人都从事于蛋白质晶体结构的研究工作,并都对“基因到底是什么”感兴趣,他们深信一旦解读了脱氧核糖核酸的结构,对搞清遗传的真相会很有帮助。1953年3月7日,弗朗西斯·克里克与詹姆斯·沃森将他们想像中的DNA模型搭建成功了;4月25日,弗朗西斯·克里克和詹姆斯·沃森合作在顶级的《自然》杂志上发表了一篇名为《核酸的分子结构--DNA的一种可能结构》的论文。他们的论文被誉为是“生物学的一个标志,开创了新的时代”。1953年—1954年,弗朗西斯·克里克曾两次以访问教授的身份在哈佛大学授课,并曾多次短期访问美国的其他实验室。1954年,其完成了题为《X射线衍射:多肽与蛋白质》的博士论文,从而获得了博士学位。同年,弗朗西斯·克里克与乔治·伽莫夫合作讨论了有关遗传密码问题的论文,提出蛋白质是由大约20个氨基酸所合成的。在此基础上,弗朗西斯·克里克于1958年进一步分析了脱氧核糖核酸在生命活动中的功能和定位,提出了著名的中心法则,即“DNA→核糖核酸→蛋白质”,由此奠定了整个分子遗传学的基础。此外,弗朗西斯·克里克还和弗农·英格冉姆一起发现了遗传物质在决定蛋白质特性上的作用,因此被誉为“分子生物学之父”。1958年,弗朗西斯·克里克已经可以列出所有的蛋白质合成过程中的关键程序。1959年,弗朗西斯·克里克被授予伦敦皇家自然知识促进学会会员称号。

1961年,弗朗西斯·克里克获得了法国科学院颁发的查尔斯·莱奥波德·迈耶奖。1962年,其又获得了盖德纳基金会的荣誉奖,并被选为美国艺术与科学院的外国荣誉会员,同时也成为伦敦大学学院的院士。同年,由于在DNA分子研究方面的贡献,弗朗西斯·克里克、詹姆斯·杜威·沃森二人与莫里斯·威尔金斯共同获得了诺贝尔生理学或医学奖。1966年,当生物医学的基础轮廓已经被清楚地勾画出来之后,弗朗西斯·克里克认为是将兴趣转向神经科学、尤其是“意识”问题的时候了。20世纪60年代末,他将目光转向宇宙中的生命起源问题。1971年9月,弗朗西斯·克里克在地外文明通信会议上说,地球上的生命可能起源于宇宙高级文明,用无人飞船送到地球上的微生物。1976年,60岁的弗朗西斯·克里克开始从事对脑和意识的研究,不久他就发现研究意识和研究DNA双螺旋结构完全不同,意识是主观体验,只有意识的主体才能充分感知。弗朗西斯·克里克尝试对某些特定形式的意识开展研究,例如对视觉刺激引起的视觉意识进行研究,这样积少成多就形成对意识的理解,随后他在科学史上第一次明确提出用自然科学的办法可以解决意识问题。1988年11月,弗朗西斯·克里克的著作《狂热的追求:对科学发现的个人见解》(What Mad Pursuit: A Personal View of Scientific Discovery)出版。

1993年3月,弗朗西斯·克里克的著作《生命:起源和本质》由中国科学技术出版社出版,在该书中,弗朗西斯·克里克提出直接的有生源说理论,以此来解释生命的起源。20世纪90年代中期,其在著作《惊人的假说:灵魂的科学探索》中提出关于意识的“惊人假说”——人类的思想、意识完全可以用大脑中一些神经元的交互作用来解释。2001年,弗朗西斯·克里克和中科院汪云九教探讨了研究意识问题的理论,弗朗西斯·克里克从未到过中国,但他表示了对东方古国的强烈兴趣,并为《狂热的追求》和《惊人的假说》中译本写了序言。2003年初,弗朗西斯·克里克在《自然-神经科学》杂志上发表论文《意识的框架》,提出意识不是先天就有,而是由大脑中位于“扣带前回”的一小组神经元产生和控制的,该论文又一次奠定了他的意识问题的制高点,受到认知科学界的广泛关注。

因病逝世

2004年7月28日,弗朗西斯·克里克因大肠癌在美国加州圣迭戈市一家医院去世,享年88岁。临终前的弗朗西斯·克里克仍在修改学术论文,同事罗伯特·科赫评价称“他至死犹是一名科学家”。

主要成就

弗朗西斯·克里克主要成就包括提出了中心法则、提出了脱氧核糖核酸的双螺旋结构学说、发现了遗传物质在决定蛋白质特性上的作用、提出直接的有生源说理论。弗朗西斯·克里克对生物上的两个问题很感兴趣:一个是分子是如何从没有生命的物质变成有生命的生物的;另一个是大脑是如何产生思想的。他后来意识到他所受到的教育很适合他成为一名生物物理学家。当时,他受到了很多来自一些著名物理学家,如鲍林埃尔温·薛定谔等人的影响。理论上,共价键可以将生物分子连接起来,成为基因的基础。但是,实际上生物学家们仍然需要知道到底是哪个分子使得整个结构具有生命。对于克里克来说,只要将查尔斯·达尔文自然选择所得出的进化论和格雷戈尔·孟德尔在基因方面所做的研究加起来,就能得到生命的秘密。后来他改变了主意。当他意识到自然地形成生命有多么不可能时,他说:“一个诚实的人,不管知道多少,也只能说生命的起源几乎是一个奇迹,因为有多少条件需要被达到啊!”当时,许多生物学家已经意识到,像蛋白质这样的有机高分子化合物很有可能是基因的根本。但是,蛋白质只是结构性和功能性的高分子,并且很多又是酶。1940年代中,生物学家们已经开始发现另一种高分子,脱氧核糖核酸(DNA),染色体的另一个重要组件,也有可能是基因的根本。奥斯瓦德·艾弗里和他的同事发现,细菌可以给基因添加DNA分子而造成基因表现型的不同。可是,也有证据说明DNA和生物学家的目标无关;DNA可能只是给更重要的蛋白质分子提供基本的框架而已。正在这时,克里克在1949年参加了剑桥大学佩鲁茨的研究小组,并开始用X射线来研究蛋白质结晶。此种研究,在理论上,提供了彻底明白较大的分子结构的极好机会,可是,实际上又有太多的技术问题,在当时使得利用X射线并不适合研究分子结晶。

X射线结晶学

弗朗西斯·克里克自己学习了X射线结晶学的数学理论基础。在这段时间内,剑桥大学的研究员正在尝试着确认蛋白质的最稳定的螺旋链模型—α螺旋。鲍林是第一个发现α螺旋中氨基酸:旋转=3.6的比例的科学家。克里克自己目睹了他同事在研究α螺旋中所犯的错误,并在研究脱氧核糖核酸的结构中成功地避免了类似的情景。

双螺旋形结构

从1951年底开始,弗朗西斯·克里克开始与沃森一起在英国剑桥大学的卡文迪许实验室里工作。他们利用伦敦国王学院的科学家莫里斯·威尔金斯、雷蒙德·葛斯林及本杰明·富兰克林等人的X射线衍射的实验结果,一起提出了DNA的螺旋形结构模型,并在1953年发表研究结果。弗朗西斯·克里克和沃森提出的DNA(脱氧核糖核酸)双螺旋结构,奠定了遗传学和分子生物学的基础。

1951年11月,威尔金斯与他的学生雷蒙德·葛斯林(Raymond Gosling)来到了剑桥大学,并且提供沃森和弗朗西斯·克里克一项非常重要的实验结果,那就是威尔金斯和他的同事亚历山大·斯托克斯(Alexander Stokes),从脱氧核糖核酸的X射线衍射的实验结果意识到DNA的结构必定是螺旋形的。他们的实验结果和本杰明·富兰克林后来的一堂课鼓励沃森和弗朗西斯·克里克继续研究螺旋形的分子结构,但是因为他们认为鲍林有可能会抢在他们前面发表研究结果,所以在匆忙中发布一个错误的模型。他们的积极性受到了一定的打击;几个月来,他们并没有在这方面做太多的研究。就在这时,富兰克林发现并指出了他们的错误——DNA里亲水的磷酸盐应该位在螺旋表面,而疏水的碱性部分应该位在螺旋内部;而在他们的模型中,磷酸盐位在螺旋的内部,显然是不正确的。弗朗西斯·克里克向莫里斯·威尔金斯描述了他们原本模型的错误,并请他与本杰明·富兰克林继续帮助沃森和弗朗西斯·克里克研究脱氧核糖核酸的分子结构。威尔金斯向他们提供了最新的、还没有发表的X射线衍射图像;富兰克林也在1952年向他们提供了她对这些图像所做的分析(这些分析后被包括在她交给伦敦国王大学的兰德尔的一份实验报告里)分子模型的信心。

弗朗西斯·克里克在1952年初曾经让格里菲斯试着利用基本化学原理和量子力学计算一下不同的核苷酸之间的吸引力。格里菲斯的结果显示鸟嘌呤(G)与胞嘧啶(C)互相吸引,而腺嘌呤(A)与胸腺嘧啶(T)同样也是同一对。此时克里克并没有意识到此结果的重要性。1952年底,查戈夫来到英国小托马斯·沃森和克里克见面,并告知他们他的新发现,也就是查戈夫法则(也称碱基当量规则)。这条法则内含两个比例:鸟嘌呤(G)与胞嘧啶(C)的比例为1:1,腺嘌呤(A)与胸腺嘧啶(T)的比例也为1:1,与格里菲斯的计算结果相同。沃森后来突然意识到,A:T这一对和C:G这一对的结构很相似,它们都一样长,且每一对里的两个分子都是由氢键连起来的。沃森及弗朗西斯·克里克在综合埃尔文·查戈夫等人的发现后完成DNA分子结构的研究,弗朗西斯·克里克和沃森对DNA分子结构的研究就此顺利结束。1962年,弗朗西斯·克里克、詹姆斯·杜威·沃森二人与莫里斯·威尔金斯共同获得了诺贝尔生理学或医学奖

分子生物学

弗朗西斯·克里克在发现DNA双螺旋结构模型后,他将焦点迅速转向生物学结构所具有的意义。1953年,沃森和克里克于《自然》发表另一篇文章:“它似乎可能是携带遗传资讯代码的基础程序”。弗朗西斯·克里克认为,必须有一个短序列的核苷酸代码来指定一个特定的氨基酸在新蛋白质中形成。1956年,弗朗西斯·克里克为伽莫夫的核糖核酸研究小组撰写一篇有关的遗传密码问题的论文。弗朗西斯·克里克在这篇文章中,提出蛋白质是由大约20个氨基酸所合成的证据。在1950年代中期至后期之间,弗朗西斯·克里克持续研究蛋白质的合成。到了1958年,弗朗西斯·克里克已经可以列出所有的蛋白质合成过程中的关键程序。

弗朗西斯·克里克于1970年在《自然》中重申:分子生物学的中心法则旨在详细说明连串信息的逐字传送,他指出遗传信息不能由蛋白质转移到蛋白质或核酸之中。正是由于对转录、翻译、遗传密码等已有所了解,逆转录作用也被发现,因此克里克才有可能把三类信息流动更加准确地表达成如下图的形式:实线态射表示信息流动的通常情况,这种信息流动,除了极少数例外,存在于所有的细胞中;虚线箭头表示信息流动的特殊情况,在大多数细胞中并不存在,仅在特殊的情况下发生;而从蛋白质流向蛋白质或脱氧核糖核酸核糖核酸的这三条没有再画的途径则为尚未检测到的,而且也被认为是不可能的信息流动方向。

个人生活

弗朗西斯·克里克是哈里·克里克与安妮·伊丽莎白·威尔金斯的长子。他还有一个弟弟,名叫A. F. Crick,在新西兰从事医生工作。他的父亲与伯父共同经营一座祖传的制鞋工厂,中等的家庭环境并没有让克里克接受特别的所谓精英教育。弗朗西斯·克里克从小就像托马斯·爱迪生一样,总是好问为什么。他的母亲也和爱迪生的母亲一样了解他的孩子,没有加以责难,并且为了满足他的求知欲特地给他买来一套《儿童百科全书》。书中内容包括艺术、科学、历史、神话、文学等各方面领域,然而,最能够引起他兴趣的莫过于科学领域。当他了解到地球以外还有个浩瀚无际的宇宙;肉眼看不见的微观世界还有原子这样的微小粒子存在;以及生命千变万化、生生不息的奥秘时,这套伴随着克里克度过童年的书就成了培养他探索自然界谜团的兴趣的启蒙老师。

1940年,弗朗西斯·克里克与露丝·多琳·多德结婚。他们的儿子迈克尔·F·C·克里克(F. C. Crick)也是一名科学家。两人于1947年离婚。1949年,弗朗西斯·克里克与奥黛尔·斯皮德再婚,他们育有两个女儿:加布里埃尔·A·克里克(Gabrielle A. Crick)和杰奎琳·M·T·克里克(Jacqueline M. T. Crick)。

个人作品

主要论文

主要著作

所获荣誉

人物评价

也许克里克并不是最聪明的科学家,但他却拥有一名优秀科学家所具备的最重要的品质:敏锐的洞察力和坚忍不拔的毅力。现在我们看来,DNA双螺旋结构并不复杂,之所以作出这个重大发现的人是他和沃森而不是与他们同时代的其他科学家,用克里克自己的话来说,就是:“我想,贾科莫和我最值得称赞的是我们选对了问题并坚持不懈地为之奋斗。为了找到黄金,我们一路跌跌撞撞,总是犯错误,这是真的,但事实是我们仍在一直寻找黄金。”(吉林大学生命科学学院评)

那些和克里克有过亲密接触的人,总会感受到他出类拔萃的睿智,即便是在一群顶级科学家中间,他也总能给出关键的意见和想法。他从不把自己局限为某一领域的科学家,而总是去追寻最重要的科学问题,解决了一个,再换另一个。即便自己在那一方面并无很好的知识背景,他也敢投入进去,并总能依靠着他的睿智和执着,用最聪明的方法找到或是接近答案。(中科院神经所张涛评)

7月28日,著名生命科学家、DNA双螺旋结构的发现者之一弗朗西斯·克里克与世长辞,20世纪的一颗科学巨星陨落了。他的逝世引起了全球生命科学界人士的强烈反应,科学家们纷纷发表声明,追忆和悼念这位伟大的生物医学奠基人,称这是“科学界的一大损失”。悼念他的不但有全球各地的生物学家,还包括许多心理学家、认知科学家、神经科学家,他们都为克里克的辞世痛心不已——他晚年在脑与认知科学,特别是意识问题的研究方面,也取得了卓越的成就。(《中国新闻周刊》评)

人物轶事

弗朗西斯·克里克写给儿子的家书2013年4月10日在纽约被拍卖,以破纪录的530万美元高价(约合人民币3286万元)被匿名人士买走 。弗朗西斯·克里克写给当年只有12岁,就读寄宿学校的儿子迈克尔的这封家书长达7页。弗朗西斯·克里克在信中称,脱氧核糖核酸的双螺旋结构非常“漂亮”。还写道:“仔细读,你才能读懂。你回家后,我们再拿模型给你看。”信上签署的日期是1953年3月19日。加上拍卖佣金,弗朗西斯·克里克的这份信件总价格超过600万美元,该信件拍卖价格远远超过2008年美国总统亚伯拉罕·林肯340万美元(含佣金)的信件拍品。

2014年,弗朗西斯·克里克获得的诺贝尔生理学或医学奖奖章由百慕迪以227万美元的高价拍得,这也是历史上首次公开拍卖诺贝尔奖章。拍卖会后,克里克的孙女金德拉·克里克对百慕迪表示了感谢,并说道:“今年是DNA双螺旋结构这一历史发现的60周年纪念,克里克被授予诺贝尔奖也已过去50多年。此次拍卖的成功更多的是科学的胜利,我们希望这枚奖章能够激励下一代科学家,爷爷如果在世,相信他也会同意这么做。”  连同这枚诺贝尔奖章在内,克里克的11件拍卖品参加了这次拍卖。其他拍卖品包括和奖章一起颁发的诺贝尔奖证书、克里克亲自签名的诺贝尔奖金支票以及航海日志、书籍等私人物品。

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