導(dǎo)語(yǔ)
“科學(xué)與日常生活不能夠也不應(yīng)該被分割開(kāi)來(lái)?！?/strong>
——羅莎琳德·富蘭克林
陳關(guān)榮 | 作者
鄧一雪 | 編輯
劍橋大學(xué)校園里的“老鷹”（Eagle）酒吧很有名氣。這不是因?yàn)樗莻€(gè)1667年開(kāi)張的老店，也不是因?yàn)樗湓谥目ㄎ牡显S（Cavendish）實(shí)驗(yàn)室（該實(shí)驗(yàn)室從1874年建立以來(lái)產(chǎn)生了30個(gè)諾貝爾獎(jiǎng)得主）旁邊，而是因?yàn)?953年2月28日，卡文迪許實(shí)驗(yàn)室的生物物理學(xué)家弗朗西斯·克里克（Francis H. C. Crick，1916-2004）和一位從美國(guó)來(lái)訪問(wèn)的同事詹姆斯·沃森（James D. Watson，1928-）在那里宣布他們的合作“發(fā)現(xiàn)了生命的秘密”，即發(fā)現(xiàn)了脫氧核糖核酸（DNA）的雙螺旋結(jié)構(gòu)。他們因此與倫敦國(guó)王學(xué)院的新西蘭裔生物物理學(xué)家莫里斯·威爾金斯（Maurice H. F. Wilkins，1916-2004）一起分享了1962年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)，表彰他們“發(fā)現(xiàn)了核酸的分子結(jié)構(gòu)及其在生物信息傳遞中的重要性”。事實(shí)上，克里克和沃森兩人經(jīng)常去這間小店吃午飯、喝咖啡，同時(shí)討論科研問(wèn)題。他們?cè)谀抢镞€畫(huà)出了20種典型氨基酸的排列，為分子生物學(xué)和 DNA 后來(lái)的發(fā)展提供了重要線索。他倆贏得諾貝爾獎(jiǎng)后，咖啡店的?？蛡儽愣嗔藗€(gè)話題和戲稱：獲得諾貝爾獎(jiǎng)的項(xiàng)目是“Eagle's DNA”。
圖1. 劍橋大學(xué)校園里的 Eagle 酒吧及其DNA牌匾
與DNA并列的還有RNA即核糖核酸，兩者合起來(lái)統(tǒng)稱為核酸，是細(xì)胞內(nèi)攜帶遺傳信息的物質(zhì)，在生物遺傳和演化中起著非常重要的作用。DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)在生物學(xué)發(fā)展史上是可與達(dá)爾文進(jìn)化論相媲美的重大事件，標(biāo)志著分子生物學(xué)的誕生。
在DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)這個(gè)成功故事背后有一個(gè)關(guān)鍵人物——“影子女士”（Dark Lady）羅莎琳德·富蘭克林（Rosalind Elsie Franklin，1920年7月25日－1958年4月16日）。
圖2. Rosalind Elsie Franklin
1921年，富蘭克林出生于倫敦的一個(gè)猶太人家庭，中學(xué)就讀于倫敦圣保羅女子學(xué)校。她的母親謬麗爾（Muriel F. Waley）回憶說(shuō)，“羅莎琳德16歲時(shí)就立志研讀科學(xué)。”她的父親艾里斯（Ellis A. Franklin）是倫敦工人學(xué)院的教師，主講電磁學(xué)和第一次世界大戰(zhàn)的歷史，后來(lái)成為該校校長(zhǎng)?？墒牵@位教員父親竟然反對(duì)女兒去上大學(xué)，認(rèn)為在那個(gè)年代女孩研讀科學(xué)沒(méi)有出路，甚至在她1938年進(jìn)入劍橋大學(xué)時(shí)還拒絕為她支付學(xué)費(fèi)。
富蘭克林于1941年從劍橋大學(xué)本科畢業(yè)，隨后進(jìn)入研究生院。1942-1946年間，她先后發(fā)表了5篇科學(xué)論文，其中3篇是自己一個(gè)人寫的。1945年，她以畢業(yè)論文“固態(tài)有機(jī)石墨與煤及相關(guān)物質(zhì)的特殊關(guān)系之物理化學(xué)”獲得物理化學(xué)博士學(xué)位。
畢業(yè)后，富蘭克林到了巴黎，在法國(guó)國(guó)家化學(xué)中心實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)X射線衍射技術(shù)。在法國(guó)，她度過(guò)了一生中最愜意的時(shí)光。她經(jīng)常參與實(shí)驗(yàn)室午餐討論會(huì)，對(duì)政治、哲學(xué)乃至人權(quán)都感興趣。同事們十分驚訝：“從來(lái)沒(méi)遇到過(guò)法語(yǔ)說(shuō)得這么好的外國(guó)人?！贝送猓矚g運(yùn)動(dòng)，經(jīng)常游泳、爬山、健行。在穿著方面，富蘭克林十分優(yōu)雅時(shí)尚。學(xué)術(shù)研究上，她更是卓越出群。1950年1月，她發(fā)表了自己第一篇《自然》雜志文章，探討了碳分子中的電子如何影響X射線的散射，從而聲名鵲起。
1951年，富蘭克林回到英國(guó)，在倫敦國(guó)王學(xué)院任職。在那里，她加入了研究DNA結(jié)構(gòu)的行列?？墒?，當(dāng)時(shí)比她年長(zhǎng)幾歲的同事威爾金斯并不喜歡她踏入自己的研究領(lǐng)域，但是在研究工作中又離不開(kāi)她，于是把她當(dāng)作助手使喚。然而，富蘭克林認(rèn)為雙方應(yīng)該是地位平等的。結(jié)果兩人關(guān)系變得非常緊張，甚至見(jiàn)面時(shí)都不說(shuō)話。后來(lái)，富蘭克林干脆轉(zhuǎn)到了另一個(gè)學(xué)院（Birkbeck College），在那里帶領(lǐng)一個(gè)小團(tuán)隊(duì)研究煙草花葉病毒分子結(jié)構(gòu)。她的團(tuán)隊(duì)在《自然》雜志上發(fā)表過(guò)相關(guān)論文，其中團(tuán)隊(duì)成員亞倫·克盧格（Aaron Klug）因后續(xù)研究成果獲得了1982年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。
富蘭克林在法國(guó)學(xué)習(xí)的X射線衍射技術(shù)在DNA研究中派上了用場(chǎng)。通常物理學(xué)家用X射線來(lái)分析晶體的結(jié)構(gòu)。當(dāng)X射線穿過(guò)不同的晶體后會(huì)形成不同的衍射圖形，從而顯示出晶體原子的排列方式。1952年5月6日，富蘭克林成功地拍攝了DNA晶體的X射線衍射照片，即后來(lái)著名的“照片51號(hào)”。她和博士生雷蒙德·葛斯林（Raymond Gosling，1926-2015）準(zhǔn)確地分辨出了DNA的A型（干型）和B型（濕型）兩種構(gòu)型，還進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)了細(xì)長(zhǎng)的A型在濕度逐漸增加之后會(huì)轉(zhuǎn)變成為粗短的B型。當(dāng)年在實(shí)驗(yàn)室里的分工是A型由富蘭克林研究，而B(niǎo)型則由威爾金斯負(fù)責(zé)。1953年1月，富蘭克林著手起草了三篇系列性論文，前兩篇關(guān)于A型DNA的論文于3月6日投到了《晶體學(xué)報(bào)》（ACTA Crystallographica），而第三篇于3月17日寫成的關(guān)于B型DNA的論文卻被擱置了，幾年后才由克盧格發(fā)現(xiàn)。其中的記錄表明，富蘭克林在2月24日就已經(jīng)得出了兩種DNA皆為雙螺旋結(jié)構(gòu)的結(jié)論。直至多年以后，克盧格還依據(jù)富蘭克林的這些發(fā)表了的論文和未發(fā)表的草稿為她在DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)上的原創(chuàng)性貢獻(xiàn)作辯證。
圖3. DNA晶體的X射線衍射“照片51號(hào)”及其解釋
1953年對(duì)于這個(gè)故事中的所有人物都是十分關(guān)鍵的一年。1月30日，威爾金斯在沒(méi)有告知富蘭克林的情況下給來(lái)訪的沃森看了那張照片51號(hào)。當(dāng)時(shí)沃森非常興奮。他后來(lái)回憶說(shuō)，看到那張照片時(shí)“我嘴巴張得大大的，脈搏急促地跳動(dòng)”。根據(jù)照片，沃森和克里克很快就確認(rèn)了DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)。在這以前，兩位曾錯(cuò)誤地提出過(guò)三條鏈組成的DNA的結(jié)構(gòu)模型，但遭到富蘭克林的公開(kāi)質(zhì)疑，最后被上級(jí)終止了研究。這件事讓沃森對(duì)富蘭克林非常不滿。
《自然》雜志在1953年4月25日同期發(fā)表了三篇論文，順序是以沃森和克里克的文章“核酸的分子結(jié)構(gòu)：DNA的結(jié)構(gòu)”為先，然后是威爾金斯和兩位助手的文章“DNA的分子結(jié)構(gòu)”，最后是富蘭克林和葛斯林的文章“胸線核酸的分子組合”。沃森和克里克的論文很大程度上依賴于富蘭克林拍攝的DNA晶體的X射線衍射照片51號(hào)，但是他們發(fā)文之前并未征求富蘭克林的同意，文中只是表示“受到了威爾金斯、富蘭克林及其合作者們尚未發(fā)表的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和思想的啟發(fā)”。而威爾金斯與富蘭克林的兩篇論文都表示了自己的數(shù)據(jù)與沃森和克里克文章中的模型并不相佐。7月25日，富蘭克林和葛斯林再次在《自然》雜志上發(fā)表文章“鈉DNA晶體結(jié)構(gòu)的雙螺旋證據(jù)”，以詳實(shí)的數(shù)據(jù)提供了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型及其相關(guān)理論的實(shí)驗(yàn)支撐。
圖4. DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)
雖然富蘭克林對(duì)沃森和克里克未經(jīng)她許可擅自使用了“照片51號(hào)”一事并沒(méi)有表示特別的介意，但是沃森卻不時(shí)在各種場(chǎng)合對(duì)富蘭克林冷嘲熱諷。沃森在1968年出版的、后來(lái)頗受爭(zhēng)議的《雙螺旋》一書(shū)中，對(duì)富蘭克林的描述充滿偏見(jiàn)，還戲謔地把她稱為莎士比亞戲劇中的人物“影子女士”（Dark Lady）。當(dāng)然，今天這“影子女士”成為了富蘭克林幕后英雄的美名。盡管如此，沃森對(duì)富蘭克林的為人和工作態(tài)度依然十分敬佩。他書(shū)中最后寫下的一句話是：“羅莎琳德的非凡勇氣和正直廣為人知；她知道自己身罹重病仍毫不顧慮，依然繼續(xù)著她高水平的研究工作，直到去世的前幾周為止?！边@位諾獎(jiǎng)得主沃森是個(gè)頗具爭(zhēng)議性的人物，一生故事繁多。其中最有趣的是，2014年他以錢不夠用為由將自己的諾貝爾獎(jiǎng)?wù)乱?70萬(wàn)美元高價(jià)拍賣給了俄羅斯大亨Alisher Usmanov，一時(shí)貽笑天下。后來(lái)，買家慷慨地把獎(jiǎng)牌送還給沃森，而這個(gè)獎(jiǎng)牌得主竟然也腆顏領(lǐng)受。
事實(shí)上，雖然沃森與克里克在諾貝爾領(lǐng)獎(jiǎng)演說(shuō)中都不像威爾金斯以及后來(lái)的克盧格那樣去致謝富蘭克林，但是他們最終還是公開(kāi)承認(rèn)富蘭克林的研究成果在DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)中是至關(guān)重要的，贊揚(yáng)她功不可沒(méi)。2003年，克里克在紀(jì)念DNA結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)40周年的文章中寫道：“富蘭克林的貢獻(xiàn)沒(méi)有受到足夠的肯定，其實(shí)她清楚地闡明了兩種型態(tài)的DNA，并且定出A型DNA的密度、大小與對(duì)稱性。”同年，倫敦國(guó)王學(xué)院將一棟新大樓定名為“富蘭克林-威爾金斯大樓”（Franklin-Wilkins Building）時(shí)，沃森在大樓命名致詞中說(shuō)道：“羅莎琳德的研究成果是我們能夠有這項(xiàng)重大發(fā)現(xiàn)的關(guān)鍵。”
圖5. 《時(shí)代》雜志封面（March 5th, 2020）
1950年代初期，富蘭克林的國(guó)際合作十分活躍。那時(shí)她從美國(guó)國(guó)家衛(wèi)生研究院（NIH）獲得了一筆十分可觀的國(guó)際科研合作經(jīng)費(fèi)，研究小兒麻痺癥病毒結(jié)構(gòu)。她經(jīng)常參加國(guó)際會(huì)議和外出訪問(wèn)，成為了病毒結(jié)構(gòu)研究的早期全球性聯(lián)系人。1955年，她的團(tuán)隊(duì)完成了煙草花葉病毒（TMV）模型的構(gòu)建。那時(shí)，她還研究了病毒對(duì)植物的感染，以及TMV病毒中的RNA結(jié)構(gòu)分析。1956年夏天，她到美國(guó)訪問(wèn)了好幾所大學(xué)和研究院，包括加州理工學(xué)院、華盛頓大學(xué)、耶魯大學(xué)以及加州伯克利大學(xué)。她在伯克利停留了一個(gè)月，與首位純化出TMV結(jié)晶而榮獲1946年諾貝爾獎(jiǎng)的病毒學(xué)大師溫德?tīng)枴な返だ?/span>（Wendell Stanley, 1904-1971）合作研究。但是，在訪美期間她發(fā)現(xiàn)腹部開(kāi)始腫脹，后來(lái)越發(fā)厲害，以至穿著裙子都有困難?；赜?guó)后，9月4日她在倫敦醫(yī)院手術(shù)檢查結(jié)果顯示腹部有兩個(gè)腫瘤。外界猜測(cè)，那是她長(zhǎng)期使用X射線進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究引起的病變?？墒歉惶m克林并沒(méi)有停止工作，她繼續(xù)研究小兒麻痺癥病毒結(jié)構(gòu)。她的研究小組在1956年發(fā)表了7篇論文，在1957年又發(fā)表了6篇。
1957年底，富蘭克林終于病倒了。12月2日，她在醫(yī)院里寫下了遺囑?？墒?，翌年1月她稍覺(jué)好轉(zhuǎn)，便立馬出院重返實(shí)驗(yàn)室，還到生物物理研究協(xié)會(huì)兼職。然而，3月30日她再次病倒，最后于4月16日因肺炎及卵巢癌并發(fā)癥不治，抱憾離世，享年38歲。她被安葬在倫敦Willesden猶太公墓里。墓碑中央鐫刻著“Scientist”（科學(xué)家）一詞，上頭是一段簡(jiǎn)短的碑文：“她對(duì)病毒的研究和發(fā)現(xiàn)將持久地造福人類?！?/span>
圖6. 富蘭克林墓碑
當(dāng)1962年沃森、克里克和威爾金斯獲得諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)的時(shí)候，富蘭克林已經(jīng)離世四年了。諾貝爾獎(jiǎng)并不授予已經(jīng)去世的人。此外，同一獎(jiǎng)項(xiàng)至多由三個(gè)人分享。如果富蘭克林當(dāng)年依然活著，她也許會(huì)取代其中某人而獲獎(jiǎng)吧？也許?？上v史沒(méi)有“如果”。
圖7. 1962年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)得主
不過(guò)，公正的歷史并沒(méi)有忘記杰出的羅莎琳德·富蘭克林。
富蘭克林在倫敦的故居被英國(guó)政府列為國(guó)家重要?dú)v史文物并掛上了她的藍(lán)色牌匾名片。
圖8. 羅莎琳德·富蘭克林故居牌匾
2002年，英國(guó)皇家學(xué)會(huì)設(shè)立了“羅莎琳德·富蘭克林獎(jiǎng)”。
圖9. Royal Society Rosalind Franklin Award
2004年，美國(guó)把成立于1912年的芝加哥醫(yī)學(xué)院更名為“羅莎琳德·富蘭克林醫(yī)科大學(xué)”。
2018年，英國(guó)政府出資成立了“羅莎琳德·富蘭克林研究院”，位于Oxfordshire的Harwell科技創(chuàng)新園區(qū)內(nèi)，致力于醫(yī)學(xué)研究。
2019年，歐洲航天局（ESA）將火星探測(cè)計(jì)劃 ExoMars的火星漫游車命名為“羅莎琳德·富蘭克林號(hào)”。
2012年4月，羅莎琳德的妹妹、作家與歷史學(xué)家珍妮弗·格林（Jenifer Glynn）出版了一部回憶錄《我的姐姐羅莎琳德·富蘭克林》（My Sister Rosalind Franklin: A Family Memoir），描繪了羅莎琳德的一生，展示了她取得的學(xué)術(shù)成就以及對(duì)當(dāng)時(shí)社會(huì)和學(xué)術(shù)界的影響。
人們將永遠(yuǎn)記住這位DNA影子女士。
圖10. 牛津大學(xué)出版社（2012年4月）
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