开启生命之帆，助推科学之轮

孙咏萍

今年是克里克100周年诞辰。虽然克里克的名字随着DNA双螺旋的发现而家喻户晓，但是他那种勇闯不同领域、敢于践行“大科学”的研究风格，尚有待科学史家进行更深入探讨。

克里克（Francis HarryCompton Crick，1916年6月8日一2004年7月28日）生于英国北安普敦（Northampton），卒于美国加州圣迭戈的拉霍亚（La Jolla，San Diego），是一位跨世纪、跨学科领域的卓越科学家。DNA双螺旋结构的发现使他蜚声世界，并因此在1962年与沃森（J.D.Watson）、威尔金斯（M.H.F.Wilkins）同获诺贝尔奖。而克里克的研究不只限于澄清DNA结构，他的科研兴趣经历了从物理科学到生命科学领域的转变，所涉猎的问题包括水黏度测量、武器设计、细胞质的物理性质、DNA结构、蛋白质、中心法则、遗传密码、发育的关键特性，乃至人类的意识等。他为分子生物学和神经生物学所建立的学科框架体系，成了科学上的永恒经典与不朽丰碑。克里克和他同时代的科学家联手，将我们推送到一个崭新的科学时代，使人类能够从分子水平上全面了解自身。不仅如此，他还留给了我们丰富的科学思想和精神财富。2015年11月，“弗朗西斯·克里克研究所”在英国伦敦竣工。建立这个欧洲巨型的研究机构，可以看作是对克里克高规格的纪念。

今年正值克里克100周年诞辰，本文拟趁此契机追述他的传奇人生，梳理和反思其贡献在科学史上之独特性、前瞻性及创新性。

选择剑桥。成就梦想

克里克是如何与剑桥大学（University of Cambridge）结下缘分的呢？其实，他的本科阶段是在伦敦大学（University of London）度过的。1937年，克里克完成在伦敦大学物理学专业的学习。第二次世界大战中，他在理论物理学家马西（H.S.W.Massey）的领导下因做“武器设计”而小有名气。可是，克里克不愿看到战争给人们带来的不幸和苦难，遂决意改行做自己一直向往的基础研究。后来经过对自身兴趣、能力和未来发展等实际情况的仔细评估，又在数学家科林伍德（E.Collingwood）及好友数理逻辑学家克赖泽尔（G.Kreisel）支持下，很快从确立的两个基本问题——生命问题和意识问题中，选择了前者进行下一步研究，因为跟研究人脑这样抽象而深奥的第二个问题相比，他判断第一个问显然更容易一些。从这里也可看出克里克那种典型物理学家的思考方式——研究问题先从简单情形入手。

克里克花了很多时间进行基础方面的阅读，自学了化学和生物学。在阅读中，他十分钦佩美国化学家鲍林（L.Pauling）和奥地利物理学家薛定谔（E.SchrOdinger）的工作。特别是薛定谔在《生命是什么》一书中提出的用量子力学来研究基因问题的观点，使克里克打开了思绪之旅，毫不犹豫地锁定了在生物物理学领域从事基础性研究的方向。经过马西的介绍，克里克认识了伦敦大学学院（London University College）的希尔（A.V.Hill）和伦敦国王学院（London King College）的威尔金斯。这为他后来从事生物物理研究，走上成为生物物理学家之路奠定了基础。希尔得知克里克想做生物物理学研究，就把他介绍给医学研究理事会秘书梅兰比（E.Mellanby）爵士，还赠给他影响一生的忠告：“你应该到剑桥去，在那里你会认识自己的水平。”其后经历了尝试与伦敦大学伯贝克学院（BirkbeckCollege，London）X射线晶体学家伯纳尔（J.D.Bernal）一起工作的申请失败，克里克决定听从希尔劝告到剑桥去。

1947年克里克来到剑桥，首站即是由费尔（H.Fell）领导的斯传威实验室（StrangewaysLaboratory）。他在这儿工作了两年，当时曾利用外磁场导致细胞内微粒运动，从而推断了细胞质的物理性质。尽管此方面的研究并未激起他太大的兴致，然而正是在这里，克里克进行了广泛的阅读，开始尝试去形成自己的观点。因此，斯传威实验室是克里克转向基础研究，得以养精蓄锐、厚积薄发的一块跳板。可惜的是，今天在这个实验室里面却几乎没有什么对克里克的纪念。

如果说在克里克的生活中是否有运气降临过，那么他能够进入剑桥大学卡文迪什实验室（CavendishLaboratory）真的得益于一个幸运的时刻。当时他向梅兰比汇报工作进展，告诉梅兰比他正在取得有关细胞质物理性质的数据。在面对着梅兰比提出的种种问题感到不知所措之际，他情急中说出了自己对生物大分子研究感兴趣。梅兰比的桌子上放着一份关于在基础物理学研究最前沿的卡文迪什实验室组建一个下设单位“医学研究理事会”（MedicalResearch Council）的建议书。该部门将要用X射线衍射方法研究蛋白质的结构。令克里克觉得意外的是。梅兰比恰巧问到他对这份建议书的想法，克里克马上显示出激动、兴奋和心神向往的姿态。于是1949年，在梅兰比的帮助下，克里克进了卡文迪什实验室佩鲁茨（M.Perutz）领导的研究小组，开始用x射线来研究蛋白质结晶。从此，他与生物学家沃森、布伦纳（S.Brenner）等相识合作，迎来了事业上的一个又一个高峰。从双螺旋结构的阐明（1951年）到遗传密码表的确立（1968年），克里克倾情投入于分子生物学经典时期的完美创造，为建立完整的遗传密码理论而单独提出了“摆动假说”和“冻结偶然性理论”。总体上说，DNA是分子生物学的真正起点，遗传密码的发现标志着经典分子生物学的结束，克里克是这个过程中（1951-1968年）的一位重要参与者与成就者。

克里克选择不拘一格并且学术气氛浓郁的剑桥，而剑桥也以独特的学术传统和对学者的充分包容与鼓励，让他在科研中显露自己独立思考、批判吸收以及开放合作的意识与能力。克里克大胆、不羁和爽朗的个性特点跟剑桥崇尚自由的学术风格不谋而合，说明剑桥是一片完全可以成就他的天地，而他也终将成为一名不负剑桥栽培的研究型人才。克里克在分子生物学领域流连徜徉、探幽揽胜，其大部分科研生涯是以剑桥大学分子生物学实验室的“医学研究理事会”为根据地展开的，他的足迹遍及剑桥，或许中国诗人徐志摩之剑桥游踪与他稍可比拟。克里克是剑桥大学冈维尔与凯厄斯学院（Gonville andCaius College，University of Cambridge）學生，后来又成为这里一名院士，2013年该学院在正门入口处设置了纪念标志图案以示对他的景仰。老鹰酒吧（Eagle Pub）是克里克经常进午餐的地方，也幸运地因为他在此大声宣布“揭开生命之谜”，而与DNA的光环千古相随。

克里克在剑桥也尽情享受其社会环境与自然资源。除了工作，克里克还很善于经营房产。他在这个地理面积约3389平方公里的剑桥郡，曾拥有4处住地，俨然一名成功的地产商。直到今天“金螺旋”还静静矗立于剑桥葡萄牙地19-20号（19-20 PortugalPlace，Cambridge）门廊上，让世界各地的来访者肃然起敬。在那些令克里克燃烧科学激情的岁月里，忙里偷闲，他时常携家人及朋友划着小船游览于剑桥河上，向着几乎每个来剑桥者都会亲历的格兰切斯特（Granchester）方向，寻求科学沉思中之灵光一现。在美丽与自由的剑桥，克里克把自己集成就事业和不忘行乐于一身的人生，经营到了极致。

勇闯“新领域”，践行“大科学”

第二次世界大战期间，克里克中断了学习，为英国政府制造水雷，良好的物理学知识使他做得相当成功，然而对基础研究的热情驱使他很快把兴趣锁定在“生命和意识”两个问题中的第一个——生命之谜。克里克坦言：“当我在1947年开始进行生物学研究时，我不怀疑我感兴趣的所有主要问题会在我的科学生涯中得到解答，诸如基因是由什么组成的，它是怎样复制的，它是怎样开关的，它有什么功能，等等。我曾经选择了一些课题，准备在我的整个科学生涯中持续地研究它们。现在我觉得自己的大部分抱负都已经实现了。”1966年6月，在美国纽约州长岛的冷泉港实验室（Cold Spring Harbor Laboratory）召开了以“遗传密码”为主题的年会。遗传密码的最终破译，证实了生物学的这个基本概念在大体轮廓上的正确性，而这一切来得如此之快，使得包括克里克在内的许多科学家均感始料未及。尽管并非克里克研究的所有问题都得到了详尽答案，但是从DNA的结构到遗传密码，分子生物学的轮廓业已被清晰地勾勒出来。它们可以作为可靠的基础，以后的工作是花长时间去填补更多细节。此时克里克觉得，又该是他转向新领域的时候了。他与合作者布伦纳选择了胚胎学也即现在的发育生物学，当时他引进的后辈劳伦斯（P.Lawrence）如今仍在继续这方面的研究。

1976年，年届六十的克里克感叹时光飞逝。他先前虽没有机会完全投入，却一直密切关注着脑科学的发展。这时他再也无法摆脱“意识”这个最初就让他心仪问题的吸引，开始进军脑科学研究。1976年的年末，他前往美国加州索尔克生物研究所（Salk Institute for Biological Studies），加入当时人们看来是“生死未卜”且不成学科的领域，开展脑科学的研究。离世前，他已经为神经生物学领域勾勒了未来发展的框架。在世纪之交，脑科学（思维科学或神经生物学）成了生命科学研究的又一前沿领域，而1990年代曾被誉为“脑的十年”。但是对克里克来说，当时只想去为这个领域解决实际问题，并十分看好这个起步阶段。纵观克里克的科学探索轨迹，其人一生能够紧随初衷执着前行，以实现平生全部的夙愿——解开“生命”和“意识”之谜，这样的“堂吉诃德精神”实属难能可贵。

有的人诘问：“克里克确实了不起吗？为什么他获取的每一项重大成就，都不是本人独立完成的呢？”奇妙的是，科学发展之重要动力恰在于“合作”。在看似冒撞实则是兴趣、雄心与责任使然的各个领域，克里克都做得不同凡响，且起到了主导作用。在物理学领域里，他领导了一些科学家并肩战斗，所设计的鱼雷击毁德军战舰上千艘；在DNA结构的研究中，他与沃森精诚合作，阐明了双螺旋结构，同时成为科学史上凭借团队合作创造科学奇迹的一个典范；后来在破译遗传密码的曲折道路上，他与布伦纳形成二人组合，澄清了密码破解中的诸多理论问题，第一个从遗传学角度证明了三联体概念，为美国三个研究组从实验上破解遗传密码指明了方向，最后在1968年，克里克将遗传密码表绘制完毕；接下来，为发展胚胎生物学领域的研究，他引进人才，提携后辈，与劳伦斯合作，确定了发育的关键特性在于梯度问题；移居美国后，他在意识研究领域里遇上了年轻的科赫（C.Koch），合作为神经生物学理论框架的构建，奠定了发展的基础，并出版专著《惊人的假说》（Astonishing Hylpothesis），其中指出：人类的思想与意识完全可以用大脑中一些物质性的神经元交互作用来解释。克里克研究意识问题的一个突出特点是，他不仅从自己熟悉的物质——分子这个角度去研究问题，还注重从心理学、神经解剖学、神经生理学和哲学等各个水平去分析问题，以期架起连通诸领域之桥梁。在每一项研究中他都把握着研究方向，指挥着整个研究的发展进程。

克里克堪称跨领域的极具影响力的科学人物，可以认为他在自己涉足的每个领域都把科学活动整合成一个有机的“大科学”项目。克里克所营造的科研氛围，所拥有的科研团队，所组织的机构内外间的论坛、会议等学术交流，所取得的科研成果，所创下的经济与学术价值，都与今天科学家热情呼吁的“大科学”不谋而合。一个成功的“大科学”计划包含这样几个特征：第一，它有一个非常明确而且肯定能够达成的目标；第二，它是由科学家自发组织并得到该领域科学家普遍支持的；第三，启动这个项目的时机已经成熟，在该领域已具备足够条件来开展该项目。在今天“大科学”研究被推崇，又被辩论得沸沸扬扬的现实条件下，不能不说克里克人生中的几番转行以及对新领域富于实质意义的开拓，对我们有莫大的启迪与示范作用。

具体地讲，克里克一生经历了从物理学领域到分子生物学、生物物理学，再到发育生物学，最后转至神经生物学领域的转变，人们甚至可以将其整个科学人生作为探讨“大科学”研究的一个历史符号。不仅如此，也正因为有克里克这样跨领域的世界级科学家涌现，才催生了大科学研究之新内涵。“大科学”是大时代当中科学研究发展的必然结果，也是科学研究追求统一的必然趨势。克里克真的具有这样“大科学”的胸怀吗？笔者通过在剑桥对他同事劳伦斯的访谈，得到了肯定的答案。劳伦斯认为：“克里克的研究一直具有一种开放性的视野，他在研究中乐于寻找的是可以将不同方面囊括在一起的框架，这使得他在处理问题时总能击中要害。”

品味科学，献身科学

从真正意义上讲，克里克的科学品味之养成，始于在伦敦大学学院做研究工作的时候。那时，工作的重点是测量水的黏度。克里克对这项研究的感受是：“我的间接收获是一名物理学家的自豪感，感到物理学作为一门学科非常成功。为什么其他学科不能也这样呢？这促使我在战后终于转到生物物理学。这种感觉也有助于矫正我在和生物学家交往时遇到的沉闷而谨慎的态度。”在从事生物大分子研究的时候，克里克品味到生物学与物理学之间确实存在很大的差别。“物理学中的基本定律通常能够用精确的数学公式表达出来，而且它们很可能在宇宙中任何地方都是正确的。相比之下，生物学中的定律只是大致的概括，因为它们描述的是自然选择经过亿万年所形成的精密的化学机制。譬如，物理学的结果可以用有力、深刻而且时常违反直觉的普遍规律来表示，生物学中没有像牛顿力学中的能量守恒、动量守恒和角动量守恒等简单的守恒定律。生物学有自己的‘定律，例如孟德尔遗传定律，但它们只是广泛的概括，而且存在着许多重要的例外。”

初到卡文迪什实验室，他首先是与导师佩鲁茨一起做蛋白质结构方面的研究，但很快意识到分子结构的重要性。他曾经对比了同在加利福尼亚理工学院（California Institute of Technology）的物理学家德尔布吕克（M.Delbrfick）与生物化学家鲍林理解生命本质的相反观点。克里克认为德尔布吕克不太关心化学，认为化学是量子力学的一个不太重要的分支，他没有想到自然选择能够创造出如此重要的分子结构；而鲍林则相信，要解释的许多问题都可以用成熟的化学理论，特别是有关大分子化学和不同原子之间化学键的知识来解决，有了这些知识就完全可以解开生命之谜。克里克大胆地表示：“历史证明，鲍林是对的。德尔布吕克是错误的。德尔布吕克在他的著作《理解物质》中也承认了这一点。我们现在还意识到，分子生物学绝不是生物学体系中一个不重要的方面，它是生物学的核心。生命的各个方面几乎都在分子的水平上受到操纵。如果不懂分子，我们对生命本身就不可能有深刻的理解。如果没有在分子水平上得到证实，所有高级水平的处理方法都是可疑的。”这一观点也促使他无论在分子生物学还是在神经生物学的研究中都十分重视生物的分子结构，主张“结构决定功能”。

鲍林的α螺旋给克里克带来的一个重要启示是：可以借助最少的直接实验证据，得出正确的模型结构。于是在DNA结构问题的竞争中，他与沃森不辞劳苦地建立起DNA结构模型。两人互相讨论，及时纠正彼此的先入为主的观点，最终在这场智力竞赛中取得胜利。克里克总结道：“在解决这类科学问题的过程中，失败是无法避免的，前面已经列举了我的一些错误想法。要得到问题的正确答案总要经过一系列逻辑步骤，如果其中一步是错的，就会将人引到完全错误的方向上去，也就不可能找到正确的答案。因此，不被错误的观点所蒙蔽是极其重要的。而智力合作的优势就在于：对陷入错误假设中的人击一猛掌而使之清醒。”

克里克还反思道：“在分子生物学的历史中我们还可以得到许多别的教训……令人惊奇的是，一个简单的错误观念可能使整个问题陷入迷雾之中。例如，我曾经错误地认为DNA的每一个碱基至少以两种不同的方式存在。另一个具有戏剧性的例子是：假设rRNA就是mRNA。最初看来这个错误的观念是很合理的……只有逐步积累实验事实，直到和我们的基本观念相抵触时，才能使我们放弃先入之见。这种对我们观念不满意的感觉使我们能够发现错在哪儿。如果我们不是那么自觉地研究这些矛盾，我们就永远不会得到答案。”在克里克的自传里，他的确突出地强调并且清晰透彻地剖析了自己在科学研究中基于所犯错误而获得的一些经验和启示。

克里克的科学品味是深邃的。在晚年步入神经生物学领域以后，他曾冷静地察看了这个奇妙的新天地。开始实验文献和综述的阅读以后，他很快锁定了没有人提及的问题——意识。他注意到，不仅神经生理学家不喜欢谈论意识问题，而且心理物理学家和认知科学家也是如此。但是他坚信，有时候一些看来不可能解决的基本问题却很容易得到结果，因为可能的解答很少，最后就会不可避免地得出正确答案。在神经生物学领域他很快感觉到：“许多理论工作正在进行之中。学者们分成一些独立的流派，相互间不大愿意引用别人的工作。这种特点在一些不能得出确定结论的学科中是常见的。”以克里克搞分子生物学的风格来看，他期待和鼓励“二重唱合作”以及与不同学派之间的思想交流。所以，克里克的广结人脉以及与科赫结成的长期忘年交组合，促使克里克在这方面能够陆续开展许多有意义的尝试。

克里克对自己所经历的研究领域还有非常精辟的评价：“脑科学的现状使我想起1920、1930年代分子生物学和胚胎学的情况：已经发现了许多有意思的现象，在许多前沿上每年都有稳步进展，但是主要的问题仍然悬而未决。如果没有新的技术和观念，看来不可能找到答案。分子生物学在1960年代变得成熟了，胚胎学刚刚开始进入充分发展的时期，而脑科学还有很长的路要走。然而课题的魅力和答案的重要性将不可避免地推动它前进。要想正确地估价人类自身在周围浩瀚而复杂的宇宙中的地位，彻底地了解我们的脑是十分必要的。”

克里克纵情于自己追逐的每一个领域，直到临终前还在撰写论文。同事波焦（T.A.Poggio）回忆道：“我永远也不会忘记他慷慨地让人分享他的智力成果，他永远有时间和兴趣与人讨论科学问题，并让人感受他对科学的热爱。”每次探访都使波焦感到克里克“以一种独一无二的方式让我头脑清醒，充了电，对研究也对生活重新产生深究和欢乐的心情。”“他对充满好奇心的人极其耐心。我记得有一次他在麻省理工学院演讲完之后，尽管已经很累了，但是对那些留下来不走的学生和听众所提出来的无穷无尽的问题，仍旧耐心而又温和地一一作答。”

2004年的7月，88岁高龄的克里克到了结肠癌化疗无效的阶段，非常疼痛，然而他依然对研究工作充满热情并且保持冷静。就在他离世的一星期前，美国科学家史蒂文斯（C.F.Stevens）和谢泽诺夫斯基（T.J.Seinowski）为建立一所新的克里克一雅各布斯计算与理论生物学中心（Crick-Jacobs Center for Theoretical and Computational Biology）的事去拜访他，克里克依然在伏案思考，病榻旁堆满了论文，与往常没有不同。

克里克从小就相信科学的力量。诚然，科学家和研究者们都会对科研有自己独特的甘苦体验，而重要的是克里克对科学研究背后隐藏的问题有敏锐的思考与深入的挖掘，对错误有警醒的审视。他善于从教训中获得经验和启发。即使在病榻上，他还一如既往地定期讨论脑与神经的相关问题；直到安息之前，他还在修改论文。他的一生从呱呱坠地时被姨妈抱上房顶和被长辈寄予远大的期望开始，经历了对科学狂热的追求，最终虽肉体难撑仍精神不垮，称得上是名副其实地为科学贡献了一生。

斯人已去，风范长存。今天的人类无时无刻不沐浴着科学文明所赐予的丰厚福祉，DNA、遗传密码、人类基因組、航天技术和人工智能把我们领进了一个绚烂的全新时代。生活在这样一个把原来一切的不可能陆续变成可能的世界里，我们理当缅怀那些已经逝去了的富于睿智的头脑。那些科学巨匠所留给我们的不只是物质文明巨大飞跃的硕果，更有他们批判的思想、开阔的视野和宽广的胸怀。

关键词：克里克 分子生物学 领域 大科学