1879年，德国的弗莱明发现了染色体。后来，生物学家因染色体而提出基因概念。20世纪初，生物学家认为生物体性状由基因决定，基因即遗传物质。1944年，美国的艾弗里用离体培养实验直接证明，DNA是真正的遗传物质，于是DNA的研究吸引了许多科学家，成为当时国际生物学界的热门课题和前沿领域。

在揭示DNA结构之谜的科学竞赛中，有5位科学家名列前茅：一位是美国加州理工学院的鲍林，他发现了蛋白质分子的α螺旋结构;两位英国结晶学家维尔金斯和年轻的女学者弗兰克林，他们用第一流的X射线结晶学技术，拍摄了很多精采的DNA分子X射线衍射图，以此直接分析DNA分子结构;还有两位是美国生物学家华森和英国物理学家克里克，他们借鉴鲍林发现蛋白质分子α螺旋的方法，用建构模型来探索DNA的结构，同时以X射线衍射图谱作为参照和验证，最后成功了。

维尔金斯和弗兰克林所做的DNA分子X射线衍射照片表明，DNA分子由几个糖—磷酸骨架所组成。但这些骨架如何结合到一起的呢?结合力是化学键还是氢键?DNA的四种碱基配对是同配还是异配?克里克请数学家格里菲斯计算得出结论，碱基是不相似的配对，彼此之间以弱的吸引力氢键相结合。

DNA模型的一部分

组成DNA分子的原料连结堆砌在一起会构成什么形状?弗兰克林推测DNA分子呈螺旋形，有多股链，华森和克里克曾经想象是直线排列，后来看到鲍林发表多肽分子和α螺旋结构，也尝试提出DNA分子是螺旋形。至于螺旋由几股核苷酸链组成，华森和克里克开始主张三股，而维尔金斯则主张单股。

华森与克里克用废弃不用的蛋白质分子结构模型材料(铁块、硬纸板、铁丝等)制成一个DNA分子三螺旋模型。没想到维尔金斯与弗兰克林参观模型后告诉他们，实验数据搞错了。模型宣告失败，华森和克里克受到这个打击情绪一度十分低落。

不久，他们获悉鲍林在美国建立起DNA分子结构模型。华森和克里克紧张起来，立刻加紧工作。三股链被否定了，华森根据对称性原则，认为既然染色体是成对的，DNA二链成对亦很有可能。他们当即建立起一个双螺旋，糖—磷酸骨架在外，碱基在里。

1953年2月20日，华森在他们的实验室用铁块、纸板、铁丝在办公桌上以各种配对方式移动四种碱基，终于发现了碱基配对的正确规则，提出了完全符合查哥夫的数据规律的双螺旋结构模型。

1953年4月25日，华森和克里克在英国最权威的科学杂志《自然》上发表了一篇1000多字的重要论文，宣布他们已经发现了生物大分子脱氧核糖核酸DNA分子的双螺旋结构。一个DNA分子有两条核苷酸链，这两条链以一定的间距平行地围绕同一根轴盘旋，形成右旋的双链螺旋体。这种结构与DNA的复制、转录及遗传信息传递都有密切关系。华森和克里克的发现，在分子水平上揭开了遗传现象的微观本质，开辟了生物遗传学的新纪元，染色体的遗传之谜随之解决。从此，分子生物学和分子遗传学诞生了。这项发现是20世纪生命科学的最重要的研究成果之一。1962年，他们因这一发现而被授予诺贝尔医学和物理学(相当于生物学)奖。

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