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被遺忘了半個(gè)世紀(jì)的DNA“黑暗女神”,她才是DNA結(jié)構(gòu)的真正發(fā)現(xiàn)者



怎樣思想

就有怎樣的生活

……


1953年4月25日,一篇題為《脫氧核糖核酸的結(jié)構(gòu)》的論文發(fā)表在著名期刊《Nature》上

這一篇短短的不足千字的論文,卻在生物界引起了軒然大波



沃森與克里克的論文


在此之前,生物學(xué)家們的研究還處于宏觀階段

即便格里菲思、艾弗里等人的實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明了DNA是遺傳物質(zhì)

可DNA到底是什么樣的,在那個(gè)顯微鏡還僅僅能達(dá)到300nm分辨率的時(shí)代,根本不可能看得到


可是1953年的這篇論文,卻打開了分子生物學(xué)的時(shí)代

當(dāng)那個(gè)完美的雙螺旋形狀出現(xiàn)在人們的眼中,人們不由得感嘆造物主的神奇




不出意料,9年之后,這篇文章的作者沃森、克里克與威爾金斯共同獲得了諾貝爾生理學(xué)與醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)

這是自然科學(xué)領(lǐng)域的最高榮譽(yù),當(dāng)然應(yīng)該頒給這三個(gè)分子生物學(xué)的奠基人


頒獎(jiǎng)臺(tái)上,沃森、克里克和威爾金斯享受著鮮花與掌聲

在他們的獲獎(jiǎng)感言中,甚至都沒有提到那個(gè)人

那個(gè)已經(jīng)在4年前去世,卻比他們?nèi)齻€(gè)人都更應(yīng)該獲得諾貝爾獎(jiǎng)的人




她被譽(yù)為DNA的“第一夫人”,DNA背后的“黑暗女神”

她的工作為DNA的結(jié)構(gòu)確定提供了決定性的依據(jù)


若是沒有她,沃森與克里克幾乎不可能在那個(gè)時(shí)候研究出DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)

然而在很長(zhǎng)的一段時(shí)間里,她都被人所遺忘



羅莎琳·愛爾西·富蘭克林(Rosalind Elsie Franklin)


這個(gè)名為羅莎琳·愛爾西·富蘭克林(Rosalind Elsie Franklin)的女子

才是DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的真正發(fā)現(xiàn)者




富蘭克林是個(gè)出色的物理化學(xué)家、結(jié)晶學(xué)家、X射線衍射技術(shù)專家

1920年的7月25日,她出生于倫敦一個(gè)富裕的猶太家庭


她的叔父是第一位進(jìn)入英國(guó)內(nèi)閣的猶太人

她的阿姨是女性參政權(quán)與工會(huì)活動(dòng)的介入者

而她的父親,則是倫敦工人學(xué)院的教授(后成為該校校長(zhǎng))




在這樣的家庭中長(zhǎng)大的富蘭克林少了一分富家女的驕縱

卻多了一分新時(shí)代女性的獨(dú)立與對(duì)夢(mèng)想的渴望


15歲的她就暗暗決定要成為一名科學(xué)家

盡管父親并不希望她走上科研的道路,畢竟在那個(gè)時(shí)代,科學(xué)界對(duì)女性還是存在著或多或少的歧視

可執(zhí)拗的富蘭克林還是執(zhí)意走了下去



少女時(shí)期的富蘭克林


18歲的她從倫敦圣保羅女子學(xué)??嫉搅藙虼髮W(xué)

3年后,當(dāng)她順利完成學(xué)業(yè)走出劍橋大學(xué)之時(shí)


她卻沒能拿到正式的學(xué)位,只擁有一個(gè)“名義上的學(xué)位”(decree titular)

這只是因?yàn)樵谀莻€(gè)時(shí)候,劍橋大學(xué)并不授予女性“文學(xué)士”學(xué)位(BA Cantab.)



劍橋大學(xué)


這并沒有澆滅富蘭克林對(duì)于科學(xué)研究的熱情

從劍橋畢業(yè)后,她來(lái)到了羅納德·諾里什(1967年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者)的實(shí)驗(yàn)室工作


1942年,由于第二次世界大戰(zhàn)的需求,她進(jìn)入了不列顛煤炭利用協(xié)會(huì)

又是3年的時(shí)間,25歲那年,她通過了博士論文的答辯,拿到了物理化學(xué)的博士學(xué)位




戰(zhàn)爭(zhēng)結(jié)束后,富蘭克林前往法國(guó)巴黎工作

她在巴黎的國(guó)家中央化學(xué)實(shí)驗(yàn)室里工作了3年,學(xué)習(xí)X射線晶體衍射技術(shù)

正是在這里,富蘭克林關(guān)于煤炭研究的一些論文讓她漸漸在國(guó)際上有了名聲



X射線晶體衍射技術(shù)在晶體結(jié)構(gòu)檢測(cè)上的應(yīng)用(羅布砂礦粉晶衍射圖)


1950年,富蘭克林受聘前往倫敦大學(xué)國(guó)王學(xué)院任職

她原本的研究主題應(yīng)該是蛋白質(zhì)的X射線晶體衍射

可她的上司——物理學(xué)家約翰·藍(lán)道爾卻給她派了新的任務(wù)


當(dāng)時(shí),DNA的化學(xué)結(jié)構(gòu)的研究正是熱點(diǎn)領(lǐng)域

無(wú)論是化學(xué)、物理或是生物學(xué)家,都希望能盡快破解DNA的結(jié)構(gòu)秘密




在藍(lán)道爾的安排下,富蘭克林開始了對(duì)DNA結(jié)構(gòu)的研究

在這間實(shí)驗(yàn)室里,還有著兩位成員,威爾金斯與葛斯林

當(dāng)富蘭克林進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室的時(shí)候,威爾金斯正好在休假


按照藍(lán)道爾的安排,富蘭克林可以自己獨(dú)立研究DNA,不用受到他人的干涉,并且接手威爾金斯的工作

可正在休假的威爾金斯顯然不知道這件事情



莫里斯·威爾金斯


當(dāng)威爾金斯度假歸來(lái),不知情的威爾金斯以為富蘭克林是藍(lán)道爾給自己派的助手

在威爾金斯的“指手劃腳”下,富蘭克林一下子就火了


從小就獨(dú)立而倔強(qiáng)的她十分惱火威爾金斯對(duì)自己工作的干涉與打擾

在這間只有3個(gè)人的實(shí)驗(yàn)室里,氣氛一下子降到了冰點(diǎn)



實(shí)驗(yàn)室里的富蘭克林


威爾金斯顯然不喜歡這個(gè)孤傲的搞技術(shù)的“女副手”

富蘭克林也一點(diǎn)都看不慣這個(gè)“智商不夠高”卻喜歡摻和她研究的家伙

兩個(gè)人的私交十分的惡劣,甚至到了互相不說話的程度



實(shí)驗(yàn)室里的威爾金斯


那時(shí)候的科學(xué)界,世界各地的科學(xué)家們還會(huì)互相討論自己的研究結(jié)果

然而,對(duì)女科學(xué)家的歧視卻處處存在


女性甚至不被準(zhǔn)許在高級(jí)休息室里用午餐

她們被排除在科學(xué)家間的聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)之外

被排除在對(duì)了解新研究動(dòng)態(tài)、交換新理念、觸發(fā)靈感十分重要的交流之外




雖然富蘭克林當(dāng)時(shí)已經(jīng)在科學(xué)界有了一定的聲譽(yù)

可她仍然被這樣的歧視束縛著

就連她的實(shí)驗(yàn)樣品,一種萃取自小牛胸腺的純DNA樣品,也是由威爾金斯在一場(chǎng)研討會(huì)中拿到的


拿到實(shí)驗(yàn)樣品,富蘭克林很快開始了自己的研究

她利用自己在X射線衍射領(lǐng)域的知識(shí),對(duì)樣品進(jìn)行了研究


她發(fā)現(xiàn),干燥時(shí)候的樣品,會(huì)呈現(xiàn)出細(xì)小的針簇狀

而當(dāng)樣品與水接觸,變潮濕后,又會(huì)變成一團(tuán)黏膠狀物質(zhì)




敏感的富蘭克林發(fā)現(xiàn),這是DNA的兩種形態(tài)

當(dāng)DNA干燥的時(shí)候,會(huì)變得較短較粗,她給DNA的這種形態(tài)取名A型

當(dāng)DNA潮濕的時(shí)候,會(huì)變得較長(zhǎng)較細(xì),她給DNA的這種形態(tài)取名B型


憑借著自己豐富的經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)技巧

富蘭克林很快拿到了高清晰度的B型DNA的X射線衍射結(jié)構(gòu)分析


她初步判斷B型的DNA是一種螺旋形的結(jié)構(gòu)

還按照布拉格父子提出的布拉格公式計(jì)算出了DNA分子平均直徑和相鄰核苷酸之間的間距等數(shù)據(jù)



DNA的三種構(gòu)型(從左至右分別為A型、B型和Z型)


由于DNA易吸水也易脫水,并且水分子主要被吸引在DNA鏈中的磷酸基周圍的特性

富蘭克林運(yùn)用Patterson函數(shù)分析中的堆積法,推測(cè)出磷酸基團(tuán)應(yīng)該在DNA鏈的外面,而堿基則位于鏈的內(nèi)部

這是第一次提出這樣的模型,也是為最終闡明DNA的結(jié)構(gòu)邁出了最重要的一步


比起B(yǎng)型DNA,干燥的A型DNA的各種數(shù)據(jù)沒有B型那么清晰而明顯,她還不能確定A型DNA是否一定是螺旋型

她還曾經(jīng)玩笑的給A型DNA寫了訃告,稱其告別了螺旋型的結(jié)構(gòu)


因此,富蘭克林的研究焦點(diǎn)一直都放在A型DNA上

為了避免威爾金斯的干擾,富蘭克林直接把B型DNA的結(jié)構(gòu)研究交給了威爾金斯,自己專心研究起了A型DNA的形態(tài)



富蘭克林與葛斯林制作的訃聞,用來(lái)悼念A(yù)型DNA(結(jié)晶狀DNA)的雙螺旋結(jié)構(gòu)


1951年11月,富蘭克林提出了A型DNA的X射線衍射圖,并進(jìn)行了一場(chǎng)演講

當(dāng)時(shí)的沃森正好在劍橋大學(xué)的卡文迪許實(shí)驗(yàn)室里研究蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)


在卡文迪許實(shí)驗(yàn)室,沃森遇到了克里克,兩個(gè)對(duì)DNA結(jié)構(gòu)都有強(qiáng)烈興趣的科學(xué)家一拍即合,當(dāng)下決定要合作研究DNA的分子結(jié)構(gòu)



沃森與克里克


資料有限的沃森與克里克提出了DNA分子的三螺旋結(jié)構(gòu)模型

富蘭克林也被沃森與克里克邀請(qǐng)到了實(shí)驗(yàn)室里,參觀兩人的三螺旋結(jié)構(gòu)模型


沒想到的是,當(dāng)富蘭克林看到兩人提出的模型

卻沒有想象中的驚喜,反而是一臉的嫌棄


在她看來(lái),沃森與克里克走上了之前那些研究DNA結(jié)構(gòu)的人的老路,根本沒有認(rèn)真進(jìn)行研究,什么三螺旋結(jié)構(gòu),簡(jiǎn)直就是胡說八道


富蘭克林的批評(píng)讓沃森與克里克的上司很不開心,也停止了對(duì)沃森與克里克的研究支持,責(zé)令他們不準(zhǔn)繼續(xù)研究DNA

威爾金斯也以為沃森與克里克早已經(jīng)沒有在進(jìn)行DNA結(jié)構(gòu)的分析


1953年1月,威爾金斯與沃森和克里克相約一起吃午餐

在富蘭克林不知情的情況下,威爾金斯將她的B型DNA的X射線衍射照片帶給了沃森與克里克,那張被稱為“照片51號(hào)”的DNA的X射線衍射照片清晰的顯示出了B型DNA的化學(xué)結(jié)構(gòu)

在威爾金斯的解釋中,沃森與克里克了解到了關(guān)于DNA化學(xué)結(jié)構(gòu)的大部分信息



DNA的X射線晶體衍射圖(“照片51號(hào)”)


這張照片讓沃森與克里克茅塞頓開

結(jié)合著之前的研究結(jié)果,兩個(gè)人很快就研究出了DNA的化學(xué)結(jié)構(gòu),提出了DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型


而直到這個(gè)時(shí)候,醉心于研究A型DNA的化學(xué)結(jié)構(gòu)的富蘭克林仍然被蒙在鼓里

她不知道自己的研究結(jié)果被別人看到了,也不知道沃森與克里克的研究竟然已經(jīng)走到了這一步

1953年3月,富蘭克林離開了國(guó)王學(xué)院,前往同屬倫敦大學(xué)的伯貝克學(xué)院,而她并沒有帶走她的研究成果



倫敦大學(xué)伯貝克學(xué)院 Stratford校區(qū)


知道這個(gè)消息的威爾金斯喜悅之情溢于言表

威爾金斯給克里克寫了一封信,說到“黑暗女士”(指富蘭克林)已經(jīng)離開了他的實(shí)驗(yàn)室

他們終于可以開始向大自然的秘密前進(jìn)




來(lái)到了伯貝克學(xué)院的富蘭克林整理著自己之前的研究資料

當(dāng)她將自己的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)都整理成文,正準(zhǔn)備投稿發(fā)表的時(shí)候


她愕然的發(fā)現(xiàn),沃森與克里克破解DNA化學(xué)結(jié)構(gòu)的消息已經(jīng)傳遍了大街小巷

于是,她只能將自己的論文做了適當(dāng)?shù)男薷模餐瑫r(shí)提交到了《Nature》雜志上



DNA的化學(xué)結(jié)構(gòu)及基本數(shù)據(jù)


1953年4月25日,《Nature》雜志上的3篇論文揭開了分子生物學(xué)的研究序幕

可作為DNA化學(xué)結(jié)構(gòu)的第一發(fā)現(xiàn)者,富蘭克林的論文卻只能作為DNA雙螺旋的一個(gè)補(bǔ)充證據(jù)

而DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)真正發(fā)現(xiàn)者的榮譽(yù),落在了沃森與克里克的身上


即便自己的研究成果在不知情的情況下被使用

即便沃森與克里克的論文中未經(jīng)她的許可擅自使用了她的圖片

富蘭克林也只是笑了笑,反而為兩人的發(fā)現(xiàn)感到高興




DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)無(wú)疑是現(xiàn)代生物學(xué)發(fā)展的里程碑結(jié)果

各種榮譽(yù)與掌聲將沃森與克里克捧到了全世界的面前


而富蘭克林,卻一心轉(zhuǎn)向了TMV(煙草花葉病毒)的研究中

她帶領(lǐng)著她的團(tuán)隊(duì)完成了TMV模子,研究了TMV對(duì)植物的傳染,以及TMV蛋白質(zhì)外殼里包裹的RNA

她還研究了會(huì)引起小兒麻痹癥的脊髓灰質(zhì)炎病毒,得到了美國(guó)國(guó)家衛(wèi)生院的資助



感染了TMV的植物


1956年,富蘭克林感到身體不適,她的腹部像是裝了很多水的袋子一樣腫了起來(lái)

經(jīng)過檢查,醫(yī)生發(fā)現(xiàn)她患上了卵巢癌,那年,她只有36歲

兩年后,1958年4月,富蘭克林結(jié)束了她短暫卻輝煌的一生




她身為女性,卻始終有著一顆與男性一般奮斗、獨(dú)立的心

她天資卓絕,在煤炭、DNA結(jié)構(gòu)、X射線衍射、病毒研究方面都有所建樹,卻因?yàn)闀r(shí)代對(duì)女性的偏見而錯(cuò)失了一個(gè)又一個(gè)的機(jī)會(huì)

她處于一個(gè)“充滿敵意的環(huán)境,如果她覺得自信和備受支持,她可能就會(huì)擁有驚人的想象力”




屬于DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)者的掌聲沒有給她

1962年的諾貝爾獎(jiǎng),也只是給了沃森、克里克與威爾金斯


當(dāng)然富蘭克林的英年早逝是她沒有拿到諾獎(jiǎng)的重要原因

可如果她還活著,她真的能拿到本應(yīng)該屬于她的諾貝爾獎(jiǎng)嗎?




在沃森的書《雙螺旋》中曾經(jīng)詆毀過富蘭克林的形象與功績(jī)

而更多的介紹DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的書籍與文章更是提都沒提她的名字

在那時(shí)候,富蘭克林更像是那個(gè)DNA背后的“黑暗女神”,幾乎沒有人知道她的名字


半個(gè)世紀(jì)的時(shí)光過去了,富蘭克林的貢獻(xiàn)才終于得到了承認(rèn)

2003年,倫敦大學(xué)國(guó)王學(xué)院將新大樓命名為富蘭克林-威爾金斯館

2006年,英國(guó)為了紀(jì)念她對(duì)發(fā)現(xiàn)DNA結(jié)構(gòu)的貢獻(xiàn)而設(shè)立了“富蘭克林獎(jiǎng)?wù)隆?/span>

沃森也終于承認(rèn)了富蘭克林的工作,說“富蘭克林的貢獻(xiàn)是我們能夠擁有這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)的重要依據(jù)



富蘭克林獎(jiǎng)?wù)?/span>


她只是生錯(cuò)了時(shí)代

不然應(yīng)該會(huì)有更杰出的成就


_____________



我們同樣熱愛科技

對(duì)科技未知充滿孩子般的好奇

為科技給生活帶來(lái)的一切改變感到熱血沸騰

我們將科技的感性給大家






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