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摩爾根的工作讓人們知道了基因，並且知道基因位於染色體上，但基因到底是什麼？科學家傾向於基因由某種物質構成。

對染色體的化學分析表明，染色體由脫氧核糖核酸（DNA）和蛋白質兩種物質組成。因為生物千姿百態，十分複雜，所以許多科學家傾向於認為，基因是由一些結構複雜的蛋白質構成的，相反，DNA因其化學成分簡單而被長期忽視。

1944年，奧斯瓦爾德·西奧多·埃弗裡（Oswald Theodore Avery，1877年—1955年）的DNA轉化細菌的實驗已經證明，DNA能決定生物的性狀。

埃弗裡的細菌轉化實驗

但直到1952年，艾爾弗雷德·赫爾希（Alfred Day Hershey ，1908年—1997年）和瑪莎·蔡斯（Martha Cowles Chase，1927年—2003年）透過T2噬菌體的標記實驗，才用鐵一般的事實向世人證明，DNA就是人們一直尋找的遺傳物質。

分別標記噬菌體的蛋白質外殼和DNA

現在的問題是，DNA那麼簡單的化學成分，是如何讓生物擁有如此絢麗多彩的結構的？解開這個奧秘的人是克里克和沃森。

沃森（左）和克里克（右）

弗朗西斯·哈利·康普頓·克里克（ Francis Harry Compton Crick，1916年－2004年）出生於出生在英格蘭北漢普頓市，他的父親和叔叔一起經營鞋廠。祖父是一名博物學家，曾今和達爾文有過交流。克里克在幼年時，父母給他買了一套兒童百科全書，燃起了他對科學的熱情。大約12歲時，克里克就決心從事科學研究，不再進入教堂。終其一生，克里克都是堅定的無神論者，以至於神經學家拉馬錢蘭德曾經開玩笑說，要把克里克作為信仰虔誠度的零點標杆。

克里克先是就讀於北安普頓文法學校，14歲後則於倫敦米爾山丘學校。他的學習成績一直不錯，但沒也留下什麼傳奇故事。

1933年，克里克獲得沃爾特·諾克斯化學獎，隨後進入倫敦大學學院學習。1937年，克里克獲得倫敦大學學院物理學士學位，接著攻讀研究生和博士。克里克在倫敦大學學院的博士研究專案是測量水在高溫下的粘度，指導教授為愛德華·安德拉德。第二次世界大戰爆發後，他的實驗設施遭到炸彈摧毀 。戰爭中，他在金鐘研究實驗室進行研究，工作包含磁學和聲學水雷研究，並設計新的水雷來有效地打擊德國掃雷艦。

1944年，薛定諤在劍橋三一學院進行了一次關於“生命是什麼”的演講，克里克深受其影響，決心投身生物科學的研究。

薛定諤《生命是什麼》中文版

20世紀，學科分科，專業之間的距離已經十分大，克里克要從物理學跨界到生物學並不容易。但他毫不畏懼，而是開始自學生物學。

1947年，克里克與醫學研究理事會合作，克里克進入劍橋大學的斯坦格威斯實驗室參與研究工作。隨後，他又加入劍橋大學卡文迪許實驗室。當時，威廉·勞倫斯·布拉格（William Lawrence Bragg，1890年—1971年）接替盧瑟福領導卡文迪什實驗室，他曾於1915年以25歲之齡獲得諾貝爾物理學獎。為了開闢了新的研究方向，布拉格大力鼓勵發展生物物理學、天體物理學等邊緣學科。

當時許多生物學家認為蛋白質是基因的基礎物質。1949年，克里克在參加了劍橋大學馬克斯·佩魯茨的研究小組，開始利用X射線來研究蛋白質結晶。此種研究，在理論上，提供了科學家很好的機會來徹底明白大型分子的結構，可是實際上又有太多的技術問題，使得利用X射線在當時並不適合研究分子結晶。克里克自己學習了X射線結晶學的數學理論基礎。

1951年，克里克與威廉斯·科克倫（William Cochran）及泛德（Vladimir Vand）一起推出了螺旋形分子的X射線衍射的數學理論。從這個數學理論得出的結果和認為含有α螺旋的蛋白質的X射線實驗結果正好吻合。此結果在1952年的一期自然雜誌裡出版。螺旋體衍射理論對研究DNA的結構很有幫助。

1951年，詹姆斯·杜威·沃森（James Dewey Watson，1928年—）來到劍橋，他們都對分子結構如何儲存遺傳資訊的這個問題很感興趣，隨即展開合作。他們注意到埃弗裡、赫爾希、蔡斯等人的工作，把工作物件鎖定在DNA的結構上。他們認為，有可能能猜到一個好的、可以解釋這個問題的分子結構。1951年11月，莫里斯·威爾金斯（Maurice Hugh Frederick Wilkins，1916年—2004年）來到了劍橋大學，並且提供和他的同事亞歷山大·斯托克斯（Alexander Stokes）一起從X衍射的實驗結果中發現了DNA的螺旋結構。

為了搶在美國化學家萊納斯·鮑林等人的前邊，他們在匆忙中釋出一個錯誤的模型。但羅莎琳德·埃爾西·富蘭克林（Rosalind Elsie Franklin，1920年—1958年）發現並指出了他們的錯誤：DNA裡親水的磷酸鹽應該位在螺旋表面，而疏水的鹼性部分應該位在螺旋內部；而在他們的模型中，磷酸鹽位在螺旋的內部，顯然是不正確的。克里克向威爾金斯描述了他們原本模型的錯誤，並請他與富蘭克林繼續幫助他們繼續研究DNA的分子結構。

1952年5月，富蘭克林與雷蒙·葛斯林（Raymond Gosling，1926年—）經過了一場長時間的研究，獲得一張B型DNA的X射線晶體衍射照片，並且將專門用來解決X射線晶體衍射問題的帕特生函式（Patterson function）應用在圖片分析。這張照片稱做“照片51號”，曾經被X射線晶體衍射先驅之一約翰·貝爾那（John Desmond Bernal）形容為：“幾乎是有史以來最美的一張X射線照片。”但是她並未發表研究成果，而且由於A型結構的資料仍不足以支援螺旋型，因此富蘭克林繼續將研究焦點放在A型DNA。

富蘭克林、克里克、沃森、威爾金斯

克里克在1952年初曾經讓格里菲斯試著利用基本化學原理和量子力學計算一下不同的核苷酸之間的吸引力。格里菲斯的結果顯示鳥嘌呤（G）與胞嘧啶（C）互相吸引，而腺嘌呤（A）與胸腺嘧啶（T）同樣也是同一對。此時克里克並沒有意識到此結果的重要性。1952年底，查格夫來到英國與沃森和克里克見面，並告知他們他的新發現，也就是查格夫法則（也稱鹼基當量規則）。這條法則內含兩個比例：鳥嘌呤（G）與胞嘧啶（C）的比例為1：1，腺嘌呤（A）與胸腺嘧啶（T）的比例也為1：1，與格里菲斯的計算結果相同。

DNA鹼基一一對應

沃森後來突然意識到，A：T這一對和C：G這一對的結構很相似，它們都一樣長，且每一對裡的兩個分子都是由氫鍵連起來的。沃森及克里克在綜合查格夫等人的發現後完成DNA分子結構的研究。沃森及克里克在1953年4月25日首次在《自然雜誌》公佈研究結果，他們在論文中使用了“照片51號”，卻隻字未提富蘭克林的工作。

DNA結構模型

由於長期醉心於X光衍射分析工作，富蘭克林的身體遭受了大量電離輻射。DNA雙螺旋結構獲得破解後不到六年——1958年，富蘭克林便撒手人寰，年僅38歲。由於當時的社會對女性沒有足夠的尊重，富蘭克林的貢獻也被長期貶低。直到女權運動，富蘭克林的故事才被挖掘出來。1993年，倫敦大學將一座建築更名為羅莎琳德·富蘭克林大廳，算是給了她一個遲到的認可。

1953年3月19日，弗朗西斯·克里克發現DNA雙螺旋結構時，寫了一封七頁的信給兒子麥可。2013年，他的家人，將此封家書交由紐約佳士得拍賣會，包括佣金在內，以六百多萬美金的價格賣出，成為世界書信拍賣價格最高的書信，部分所得捐助沙克研究所。

1954年，37歲的克里克完成博士論文：“X-射線晶體學：肽及蛋白質”，並獲得博士學位。克里克然後在紐約科技大學的實驗室工作，他在那裡繼續進行蛋白質X射線晶體學的分析研究，主要目標是核糖核酸酶與蛋白質生物合成機制。

克里克在發現DNA雙螺旋結構模型後，他將焦點迅速轉向生物學結構所具有的意義。1953年，沃森和克里克於《自然雜誌》發表另一篇文章：“它似乎可能是攜帶遺傳資訊程式碼的基礎程式”。

俄羅斯科學家喬治·伽莫夫組織一群科學家，針對RNA進行研究。克里克清楚地意識到，必須有一個短序列的核苷酸程式碼來指定一個特定的氨基酸在新蛋白質中形成。1956年，克里克為伽莫夫的RNA研究小組撰寫一篇有關的遺傳密碼問題的論文。克里克在這篇文章中，提出蛋白質是由大約20個氨基酸所合成的證據。克里克與沃森推測出小病毒的內部結構，認為球形病毒是由60個相同亞基所組成，例如番茄叢生矮化病毒。到1958年，克里克提出著名的“中心法則”， 指出遺傳資訊從DNA傳遞給RNA，再從RNA傳遞給蛋白質，完成遺傳資訊的轉錄和翻譯的過程。遺傳資訊也可以從DNA傳遞給DNA，即完成DNA的複製過程。這是所有有細胞結構的生物所遵循的法則。

中心法則

1962年，沃森、克里克及威爾金斯因為DNA研究被授予諾貝爾醫學獎。並於1970年在《自然雜誌》中重申： 分子生物學的中心法則旨在詳細說明連串資訊的逐字傳送，它指出遺傳資訊不能由蛋白質轉移到蛋白質或核酸之中。

1976年，加入沙克研究所，研究重心由分子生物學，轉向人類神經科學與大腦意識的研究。2004年7月28日，克里克在聖地牙哥加利福尼亞大學桑頓醫院拉霍亞大學因大腸癌而去世，直到去世前，他還在修改論文。他的骨灰最後撒向太平洋。

另一方面，沃森卻因長期發表而種族言論被剝奪榮譽。