生物學(xué)家

1928年4月6日生于芝加哥。

1947年畢業(yè)于芝加哥大學(xué)，獲學(xué)士學(xué)位，后進印第安納大學(xué)研究生院深造。

1950年獲博士學(xué)位后去丹麥哥本哈根大學(xué)從事噬菌體的研究。

1951～1953年在英國劍橋大學(xué)卡文迪什實驗室進修。

1953年回國，1953～1955年在加州理工大學(xué)工作。

1955年去哈佛大學(xué)執(zhí)教，先后任助教和副教授。

1961年升為教授，在哈佛期間，主要從事蛋白質(zhì)生物合成的研究。

1968年起任紐約長島冷泉港實驗室主任，主要從事腫瘤方面的研究。

1951～1953年在英國期間，詹姆斯·杜威·沃森和英國生物學(xué)家F.H.C.克里克合作，提出了DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)學(xué)說。這個學(xué)說不但闡明了DNA的基本結(jié)構(gòu)，并且為一個DNA分子如何復(fù)制成兩個結(jié)構(gòu)相同DNA分子以及DNA怎樣傳遞生物體的遺傳信息提供了合理的說明。它被認為是生物科學(xué)中具有革命性的發(fā)現(xiàn)，是20世紀最重要的科學(xué)成就之一。

由于提出DNA的雙螺旋模型學(xué)說，沃森和克里克及M.H.F.威爾金斯一起獲得了1962年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。著有《基因的分子生物學(xué)》、《雙螺旋》等書。此外，他還獲得了許多科學(xué)獎和不少大學(xué)的榮譽學(xué)位。

此外，沃森在生物科學(xué)的發(fā)展中也起了非常大的作用，例如在攻克癌癥研究上，在重組DNA技術(shù)的應(yīng)用上等等。他還是人類基因組計劃的倡導(dǎo)者，1988年至1993年曾擔任人類基因組計劃的主持人。

沃森另一個感興趣的問題就是教育，他的第一本教科書《基因的分子生物學(xué)》為生物學(xué)課本提供了新的標準。隨后陸續(xù)出版了《細胞分子生物學(xué)》、《重組DNA》。他還積極探索利用多媒體進行教育的方法，并且通過互聯(lián)網(wǎng)設(shè)立DNA學(xué)習中心，這一中心也成為冷泉港實驗室的教育助手。

沃森被許多人描述為：才華橫溢、直言不諱、性格怪異。他知識淵博而不迂腐。精力非常旺盛，從學(xué)生時代開始他就很喜歡打網(wǎng)球。每天都堅持打一會兒網(wǎng)球。

20世紀40年代末和50年代初，在DNA被確認為遺傳物質(zhì)之后，生物學(xué)家們不得不面臨著一個難題：DNA應(yīng)該有什么樣的結(jié)構(gòu)，才能擔當遺傳的重任？它必須能夠攜帶遺傳信息，能夠自我復(fù)制傳遞遺傳信息，能夠讓遺傳信息得到表達以控制細胞活動，并且能夠突變并保留突變。這四點，缺一不可，如何建構(gòu)一個DNA分子模型解釋這一切？當時主要有三個實驗室?guī)缀跬瑫r在研究DNA分子模型。第一個實驗室是倫敦國王學(xué)院的威爾金斯、弗蘭克林實驗室，他們用X射線衍射法研究DNA的晶體結(jié)構(gòu)。當X射線照射到生物大分子的晶體時，晶格中的原子或分子會使射線發(fā)生偏轉(zhuǎn)，根據(jù)得到的衍射圖像，可以推測分子大致的結(jié)構(gòu)和形狀。第二個實驗室是加州理工學(xué)院的大化學(xué)家萊納斯·鮑林（Linus Pauling）實驗室。在此之前，鮑林已發(fā)現(xiàn)了蛋白質(zhì)的a螺旋結(jié)構(gòu)。第三個則是個非正式的研究小組，事實上他們可說是不務(wù)正業(yè)。

1951年，23歲的年輕的遺傳學(xué)家沃森于從美國到劍橋大學(xué)做博士后時，雖然其真實意圖是要研究DNA分子結(jié)構(gòu)，掛著的課題項目卻是研究煙草花葉病毒。比他年長12歲的克里克當時正在做博士論文，論文題目是“多肽和蛋白質(zhì)：X射線研究”。沃森說服與他分享同一個辦公室的克里克一起研究DNA分子模型，他需要克里克在X射線晶體衍射學(xué)方面的知識。

1951年10月，沃森和同事克里克一開始拼湊模型，幾經(jīng)嘗試，終于在1953年3月獲得了正確的模型。關(guān)于這三個實驗室如何明爭暗斗，互相競爭，由于沃森一本風靡全球的自傳《雙螺旋》而廣為人知。值得探討的一個問題是：為什么沃森和克里克既不像威爾金斯和弗蘭克林那樣擁有第一手的實驗資料，又不像鮑林那樣有建構(gòu)分子模型的豐富經(jīng)驗（他們兩個人都是第一次建構(gòu)分子模型），卻能在這場競賽中獲勝？這些人中，除了沃森，都不是遺傳學(xué)家，而是物理學(xué)家或化學(xué)家。威爾金斯雖然在1950年最早研究DNA的晶體結(jié)構(gòu)，當時卻對DNA究竟在細胞中干什么一無所知，在1951年才覺得DNA可能參與了核蛋白所控制的遺傳。弗蘭克林也不了解DNA在生物細胞中的重要性。鮑林研究DNA分子，則純屬偶然。

1951年11月，他在《美國化學(xué)學(xué)會雜志》上看到一篇核酸結(jié)構(gòu)的論文，覺得荒唐可笑，為了反駁這篇論文，才著手建立DNA分子模型。他是把DNA分子當作化合物，而不是遺傳物質(zhì)來研究的。這兩個研究小組完全根據(jù)晶體衍射圖建構(gòu)模型，鮑林甚至根據(jù)的是30年代拍攝的模糊不清的衍射照片。不理解DNA的生物學(xué)功能，單純根據(jù)晶體衍射圖，有太多的可能性供選擇，是很難得出正確的模型的。

沃森在1951年到劍橋之前，曾經(jīng)做過用同位素標記追蹤噬菌體DNA的實驗，堅信DNA就是遺傳物質(zhì)。據(jù)他的回憶，他到劍橋后發(fā)現(xiàn)克里克也是“知道DNA比蛋白質(zhì)更為重要的人”。但是按克里克本人的說法，他當時對DNA所知不多，并未覺得它在遺傳上比蛋白質(zhì)更重要，只是認為DNA作為與核蛋白結(jié)合的物質(zhì)，值得研究。對一名研究生來說，確定一種未知分子的結(jié)構(gòu)，就是一個值得一試的課題。在確信了DNA是遺傳物質(zhì)之后，還必須理解遺傳物質(zhì)需要什么樣的性質(zhì)才能發(fā)揮基因的功能。像克里克和威爾金斯，沃森后來也強調(diào)薛定諤的《生命是什么？》一書對他的重要影響，他甚至說他在芝加哥大學(xué)時讀了這本書之后，就立志要破解基因的奧秘。如果這是真的，我們就很難明白，為什么沃森向印第安那大學(xué)申請研究生時，申請的是鳥類學(xué)。由于印第安那大學(xué)動物系沒有鳥類學(xué)專業(yè)，在系主任的建議下，沃森才轉(zhuǎn)而從事遺傳學(xué)研究。當時大遺傳學(xué)家赫爾曼·繆勒（Hermann Muller）恰好正在印第安那大學(xué)任教授，沃森不僅上過繆勒關(guān)于“突變和基因”的課（分數(shù)得A），而且考慮過要當他的研究生。但覺得繆勒研究的果蠅在遺傳學(xué)上已過了輝煌時期，才改拜研究噬菌體遺傳的薩爾瓦多·盧里亞（SalvadorLuria）為師。但是，繆勒關(guān)于遺傳物質(zhì)必須具有自催化、異催化和突變?nèi)�重性的觀念，想必對沃森有深刻的影響。正是因為沃森和克里克堅信DNA是遺傳物質(zhì)，并且理解遺傳物質(zhì)應(yīng)該有什么樣的特性，才能根據(jù)如此少的數(shù)據(jù)，做出如此重大的發(fā)現(xiàn)。

他們根據(jù)的數(shù)據(jù)僅有三條：第一條是當時已廣為人知的，即DNA由六種小分子組成：脫氧核糖，磷酸和四種堿基（A、G、T、C），由這些小分子組成了四種核苷酸，這四種核苷酸組成了DNA。第二條證據(jù)是最新的，弗蘭克林得到的衍射照片表明，DNA是由兩條長鏈組成的雙螺旋，寬度為20埃。第三條證據(jù)是最為關(guān)鍵的。美國生物化學(xué)家埃爾文·查戈夫（Erwin Chargaff）測定DNA的分子組成，發(fā)現(xiàn)DNA中的4種堿基的含量并不是傳統(tǒng)認為的等量的，雖然在不同物種中四種堿基的含量不同，但是A和T的含量總是相等，G和C的含量也相等。

查加夫早在1950年就已發(fā)布了這個重要結(jié)果，但奇怪的是，研究DNA分子結(jié)構(gòu)的這三個實驗室都將它忽略了。甚至在查加夫1951年春天親訪劍橋，與沃森和克里克見面后，沃森和克里克對他的結(jié)果也不加重視。在沃森和克里克終于意識到查加夫比值的重要性，并請劍橋的青年數(shù)學(xué)家約翰·格里菲斯（John Griffith）計算出A吸引T，G吸引C，A+T的寬度與G+C的寬度相等之后，很快就拼湊出了DNA分子的正確模型。

沃森和克里克在1953年4月25日的《自然》雜志上以1000多字和一幅插圖的短文公布了他們的發(fā)現(xiàn)。在論文中，沃森和克里克以謙遜的筆調(diào)，暗示了這個結(jié)構(gòu)模型在遺傳上的重要性：“我們并非沒有注意到，我們所推測的特殊配對立即暗示了遺傳物質(zhì)的復(fù)制機理�！痹陔S后發(fā)表的論文中，沃森和克里克詳細地說明了DNA雙螺旋模型對遺傳學(xué)研究的重大意義：一、它能夠說明遺傳物質(zhì)的自我復(fù)制。這個“半保留復(fù)制”的設(shè)想后來被馬修·麥賽爾遜（Matthew Meselson）和富蘭克林·斯塔勒（Franklin W. Stahl）用同位素追蹤實驗證實。二、它能夠說明遺傳物質(zhì)是如何攜帶遺傳信息的。三、它能夠說明基因是如何突變的�；�因突變是由于堿基序列發(fā)生了變化，這樣的變化可以通過復(fù)制而得到保留。

但是遺傳物質(zhì)的第四個特征，即遺傳信息怎樣得到表達以控制細胞活動呢？這個模型無法解釋，沃森和克里克當時也公開承認他們不知道DNA如何能“對細胞有高度特殊的作用”。不過，這時，基因的主要功能是控制蛋白質(zhì)的合成，這種觀點已成為一個共識。那么基因又是如何控制蛋白質(zhì)的合成呢？有沒有可能以DNA為模板，直接在DNA上面將氨基酸連接成蛋白質(zhì)？在沃森和克里克提出DNA雙螺旋模型后的一段時間內(nèi)，即有人如此假設(shè)，認為DNA結(jié)構(gòu)中，在不同的堿基對之間形成形狀不同的“窟窿”，不同的氨基酸插在這些窟窿中，就能連成特定序列的蛋白質(zhì)。但是這個假說，面臨著一大難題：染色體DNA存在于細胞核中，而絕大多數(shù)蛋白質(zhì)都在細胞質(zhì)中，細胞核和細胞質(zhì)由大分子無法通過的核膜隔離開，如果由DNA直接合成蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)無法跑到細胞質(zhì)。另一類核酸RNA倒是主要存在于細胞質(zhì)中。RNA和DNA的成分很相似，只有兩點不同，它有核糖而沒有脫氧核糖，有尿嘧啶（U）而沒有胸腺嘧啶（T）。早在1952年，在提出DNA雙螺旋模型之前，沃森就已設(shè)想遺傳信息的傳遞途徑是由DNA傳到RNA，再由RNA傳到蛋白質(zhì)。在1953～1954年間，沃森進一步思考了這個問題。他認為在基因表達時，DNA從細胞核轉(zhuǎn)移到了細胞質(zhì)，其脫氧核糖轉(zhuǎn)變成核糖，變成了雙鏈RNA，然后再以堿基對之間的窟窿為模板合成蛋白質(zhì)。這個過于離奇的設(shè)想在提交發(fā)表之前被克里克否決了�？死锟酥赋�，DNA和RNA本身都不可能直接充當連接氨基酸的模板。遺傳信息僅僅體現(xiàn)在DNA的堿基序列上，還需要一種連接物將堿基序列和氨基酸連接起來。這個“連接物假說”，很快就被實驗證實了。

1958年，克里克提出了兩個學(xué)說，奠定了分子遺傳學(xué)的理論基礎(chǔ)。第一個學(xué)說是“序列假說”，它認為一段核酸的特殊性完全由它的堿基序列所決定，堿基序列編碼一個特定蛋白質(zhì)的氨基酸序列，蛋白質(zhì)的氨基酸序列決定了蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)。第二個學(xué)說是“中心法則”，遺傳信息只能從核酸傳遞給核酸，或核酸傳遞給蛋白質(zhì)，而不能從蛋白質(zhì)傳遞給蛋白質(zhì)，或從蛋白質(zhì)傳回核酸。沃森后來把中心法則更明確地表示為遺傳信息只能從DNA傳到RNA，再由RNA傳到蛋白質(zhì)，以致在1970年發(fā)現(xiàn)了病毒中存在由RNA合成DNA的反轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象后，人們都說中心法則需要修正，要加一條遺傳信息也能從RNA傳到DNA.事實上，根據(jù)克里克原來的說法，中心法則并無修正的必要。

堿基序列是如何編碼氨基酸的呢？克里克在這個破譯這個遺傳密碼的問題上也做出了重大的貢獻。組成蛋白質(zhì)的氨基酸有二十種，而堿基只有四種，顯然，不可能由一個堿基編碼一個氨基酸。如果由兩個堿基編碼一個氨基酸，只有十六種（4的2次方）組合，也還不夠。因此，至少由三個堿基編碼一個氨基酸，共有六十四種組合，才能滿足需要。1961年，克里克等人在噬菌體T4中用遺傳學(xué)方法證明了蛋白質(zhì)中一個氨基酸的順序是由三個堿基編碼的（稱為一個密碼子）。同一年，兩位美國分子遺傳學(xué)家馬歇爾·尼倫伯格（Marshall Nirenberg）和約翰·馬特哈伊（John Matthaei）破解了第一個密碼子。到1966年，全部六十四個密碼子（包括三個合成終止信號）被鑒定出來。作為所有生物來自同一個祖先的證據(jù)之一，密碼子在所有生物中都是基本相同的。人類從此有了一張破解遺傳奧秘的密碼表。

DNA雙螺旋模型（包括中心法則）的發(fā)現(xiàn)，是20世紀最為重大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)之一，也是生物學(xué)歷史上惟一可與達爾文進化論相比的最重大的發(fā)現(xiàn)，它與自然選擇一起，統(tǒng)一了生物學(xué)的大概念，標志著分子遺傳學(xué)的誕生。這門綜合了遺傳學(xué)、生物化學(xué)、生物物理和信息學(xué)，主宰了生物學(xué)所有學(xué)科研究的新生學(xué)科的誕生，是許多人共同奮斗的結(jié)果，而克里克、威爾金斯、弗蘭克林和沃森，特別是克里克，就是其中最為杰出的英雄。

2018年03月18日，由沃森領(lǐng)銜的國際生命科技中心正式落戶深圳市大鵬新區(qū)深圳國際生物谷壩光啟動區(qū)。

沃森出生于美國芝加哥。孩提時代就非常聰明好學(xué)，他有一個口頭禪就是“為什么?”，往往簡單的回答還不能滿足他的要求。他通過閱讀《世界年鑒》記住了大量的知識，因此在參加的一次廣播節(jié)目比賽中獲得“天才兒童”的稱號，而贏得100美元的獎勵。他用這些錢買了一個雙筒望遠鏡，專門用它來觀察鳥。這也是他和爸爸的共同愛好。

由于有異常天賦，沃森15歲時就進入芝加哥大學(xué)就讀。在大學(xué)的學(xué)習中，凡是他喜歡的課程就學(xué)得好，例如《生物學(xué)》，《動物學(xué)》成績特別突出。而不喜歡的課程就不怎么樣了。他曾打算以后能讀研究生，專門學(xué)習如何成為一名“自然歷史博物館”中鳥類館的館長。

在大學(xué)高年級時，沃森閱讀了一本艾爾文·薛定諤的書《生命是什么？》。他深深地被控制生命的奧秘的基因和染色體吸引住了。當S·盧里亞（一位從事噬菌體研究的先驅(qū)者）成為他的博士生導(dǎo)師時，沃森就有了很好的機會來從事這方面的研究了。

1950年完成博士學(xué)業(yè)后，沃森來到了歐洲。先是在丹麥的哥本哈根工作，后來就加入著名的英國劍橋大學(xué)的卡文迪什實驗室工作。從那時起，沃森知道DNA是揭開生物奧秘的關(guān)鍵。他下決心一定要解決DNA的結(jié)構(gòu)問題。他很幸運能和弗朗西斯·克里克共事。盡管彼此的工作內(nèi)容不同，但兩人對DNA的結(jié)構(gòu)都非常感興趣。當他們終于在1953年建構(gòu)出第一個DNA的精確模型時，完成了被認為是至今為止科學(xué)上最偉大的發(fā)現(xiàn)之一。

1956沃森到哈佛大學(xué)任生物學(xué)的助理教授。在那里他的研究重點是RNA和RNA在基因信息傳遞中所起的作用。1976年沃森擔任美國冷泉港實驗室主任。沃森使冷泉港實驗室成為世界上最好的實驗室之一，該實驗室主要從事腫瘤、神經(jīng)生物學(xué)和分子遺傳學(xué)的研究。

1962年，沃森與克里克，偕同威爾金斯共享諾貝爾生理或醫(yī)學(xué)獎。莫里斯·威爾金斯和羅莎琳德·富蘭克林提供了有關(guān)DNA結(jié)構(gòu)的必要數(shù)據(jù)。沃森為此專門寫了一本書《雙螺旋－發(fā)現(xiàn)DNA結(jié)構(gòu)的故事》，于1968年發(fā)表。這本書是首次采用談話的形式描述進行科學(xué)發(fā)現(xiàn)的詳細過程，一直暢銷不衰。

2014年10月16日開始抵達英國進行巡回演講的沃森表示，黑人不如白人聰明；有關(guān)不同種族智力水平相同的觀點是一種錯覺。這種說法立即引起多方猛烈抨擊。西方國家對非洲國家的政策錯誤地建立在這樣一種假設(shè)的基礎(chǔ)上，即認為黑人與白人同樣聰明，但試驗證明事實并非如此。沃森聲稱，10年之內(nèi)都無法找到造成人類智商差別的基因。

此前，沃森15日在接受采訪時也曾表示，他“對非洲的前途天生悲觀”，因為“我們所有的社會政策都基于這樣一個設(shè)想：非洲人的智力與我們相同，但所有試驗都表明并非如此”。他說，人們有一種自然的愿望，認為所有人應(yīng)該平等，但“那些和黑人雇員打交道的人發(fā)現(xiàn)事實不是這樣”。