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g0351鐵桿木蟲 (知名作家)
浪花社社長(zhǎng)
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[交流]
羅莎琳?富蘭克林--發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的功臣 已有3人參與
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一顆被埋沒(méi)的珍珠 ——紀(jì)念羅莎琳?富蘭克林* 羅洪 羅靜初 ( 北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院北京大學(xué)生物信息中心, 北京100871) 1953 年4 月25 日, 英國(guó)自然雜志發(fā)表了沃森和克里克的著名文章《 核酸的分子結(jié)構(gòu)》，提出了DNA 分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。這是現(xiàn)代遺傳學(xué)乃至整個(gè)生命科學(xué)發(fā)展歷程中最重要的里程碑之一，而他們也因此與莫里斯.威爾金斯分享了1962 年度諾貝爾醫(yī)學(xué)和生理學(xué)獎(jiǎng)。也許很少有人知道，在20世紀(jì)50年代初期探索DNA 分子結(jié)構(gòu)的競(jìng)賽中，沃森和克里克曾經(jīng)落在一位女科學(xué)家的后面。她就是著名的英國(guó)生物化學(xué)和生物物理學(xué)家羅莎琳?富蘭克林�？梢哉f(shuō)，沒(méi)有羅莎琳的重要貢獻(xiàn)，DNA 結(jié)構(gòu)的揭示很可能會(huì)推遲幾年。不幸的是，這位略帶傳奇色彩的女性英年早逝，她的貢獻(xiàn)也隨之被淡忘。今天，在紀(jì)念DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型發(fā)現(xiàn)50周年之際，緬懷這位曾經(jīng)為DNA分子結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)作出了巨大貢獻(xiàn)的女科學(xué)家，也許可以得到一些啟示。 1920 年7月25日，羅莎琳生于倫敦的一個(gè)猶太家庭。他的父親是銀行家，母親也受過(guò)高等教育。童年的羅莎琳顯示出一種與眾不同的氣質(zhì)。作為家中最大的女孩，她的興趣不在女孩們喜歡的洋娃娃身上， 而是更愿意在家中的手工作坊里干些技術(shù)活。父母都希望她長(zhǎng)大以后獻(xiàn)身慈善事業(yè)，但她卻對(duì)研究自然科學(xué)更有興趣，為此也常常和父母產(chǎn)生矛盾。盡管童年時(shí)一帆風(fēng)順，羅莎琳并沒(méi)有因此成為一個(gè)嬌生慣養(yǎng)的富家千金，這可能要?dú)w功于父母對(duì)她的良好教育。從圣保羅女子學(xué)校畢業(yè)后，羅莎琳進(jìn)入劍橋大學(xué)紐漢姆女子學(xué)院攻讀物理和化學(xué)。 1941 年，羅莎琳從劍橋畢業(yè)后得到一筆獎(jiǎng)學(xué)金從事氣相制版技術(shù)的研究。當(dāng)時(shí)正值二戰(zhàn)，她覺(jué)得應(yīng)該為反法西斯戰(zhàn)爭(zhēng)做點(diǎn)貢獻(xiàn)，于是將自己的研究目標(biāo)鎖定在碳元素上。她花了一年時(shí)間，對(duì)煤的燃燒特性以及碳元素轉(zhuǎn)化為石墨的機(jī)理進(jìn)行了比較深入的研究。1942 年，她又到英國(guó)煤炭應(yīng)用研究協(xié)會(huì)從事碳纖維研究。在不到5 年的時(shí)間里，羅莎琳發(fā)表了5篇論文，對(duì)高強(qiáng)度碳纖維的發(fā)現(xiàn)和利用以及核反應(yīng)堆的關(guān)鍵部件石墨棒的發(fā)明具有很大價(jià)值。1947 年，她到法國(guó)國(guó)家化學(xué)實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)剛剛推廣應(yīng)用的X 射線晶體衍射技術(shù)，并利用這一技術(shù)繼續(xù)對(duì)于碳元素的研究。在著名晶體學(xué)家雅克的指導(dǎo)下，憑借自己的努力和良好的學(xué)術(shù)背景，也許還包括女性特有的細(xì)致和耐心，羅莎琳很快就成了晶體衍射方面的專家。 1951年，倫敦大學(xué)國(guó)王學(xué)院的約翰?伯納爾邀請(qǐng)羅莎琳到他那里工作。他的一位研究生對(duì)DNA分子作了初步的X衍射試驗(yàn)，伯納爾希望一位經(jīng)驗(yàn)豐富的晶體學(xué)家對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行深入分析。當(dāng)時(shí)，學(xué)科交叉已經(jīng)開(kāi)始形成，以前被認(rèn)為是毫不相干的一些領(lǐng)域開(kāi)始互相影響。1944 年，量子力學(xué)奠基人薛定諤在他所著的《生命是什么》一書中提出了他對(duì)遺傳物質(zhì)的思考，并鼓勵(lì)物理、化學(xué)等其他領(lǐng)域的科學(xué)家對(duì)此進(jìn)行研究。此書影響了一大批各個(gè)領(lǐng)域的科學(xué)家，羅莎琳也在其中。她認(rèn)為探索DNA分子結(jié)構(gòu)的意義重大，必將產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。因此，她停止了多年來(lái)對(duì)碳元素的研究，轉(zhuǎn)而投入到用X 衍射探索DNA分子物理結(jié)構(gòu)的研究。當(dāng)時(shí)，對(duì)DNA 分子的研究只有很少的資料可以參考，而且X 衍射實(shí)驗(yàn)過(guò)程十分繁瑣枯燥，一次實(shí)驗(yàn)往往要持續(xù)幾個(gè)小時(shí)，而且很可能因?yàn)榈玫降膱D像不清晰而前功盡棄。憑借多年豐富的經(jīng)驗(yàn)和細(xì)致耐心的工作，羅莎琳很快就取得了突破性的進(jìn)展。她敏銳地認(rèn)識(shí)到，保持一定濕度對(duì)于得到清晰的X 衍射圖像有很大幫助。她把實(shí)驗(yàn)樣品DNA分為A 型和B 型兩種，并從B 型分子的衍射圖像得出DNA 分子呈螺旋狀的正確推論。根據(jù)DNA 分子很容易失水， 而且基于水分子很容易攻擊磷酸根的事實(shí)，她推測(cè)出DNA 分子的磷酸根骨架處于螺旋外側(cè)，而堿基處于螺旋內(nèi)側(cè)。她的這一推論，在認(rèn)識(shí)DNA 分子的結(jié)構(gòu)上是非常大的突破。不久，羅莎琳到劍橋作學(xué)術(shù)報(bào)告，引起了當(dāng)時(shí)正在那里的沃森和克里克的注意。他們兩人長(zhǎng)期以來(lái)都在做蛋白質(zhì)晶體X 衍射的研究，同時(shí)對(duì)DNA 分子結(jié)構(gòu)也有濃厚興趣。但是由于沒(méi)有得到清晰的X 衍射圖像，他們的研究進(jìn)展甚微。聽(tīng)了羅莎琳的報(bào)告，并看到了她所展示的DNA 分子X(jué)衍射圖像， 沃森和克里克領(lǐng)悟到其中蘊(yùn)含的學(xué)術(shù)價(jià)值。他們立刻著手對(duì)DNA 分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行更深入的研究，并于不久構(gòu)建出第一個(gè)DNA 分子的三維模型。這是一個(gè)三螺旋的結(jié)構(gòu)，而且堿基位于螺旋的外側(cè)。羅莎琳和威爾金斯看過(guò)他們的模型以后指出，由于他們低估了DNA 的含水量，這個(gè)模型實(shí)際上是錯(cuò)誤的。 1952 年, 羅莎琳得到了B 型DNA 分子清晰的X 衍射圖像( DNA Photograph 51)，這是一張具有里程碑意義的圖像，因?yàn)樗呀?jīng)很清楚地顯示出一種雙螺旋結(jié)構(gòu)。1953年1月，威爾金斯把這張圖片展示給了沃森和克里克。對(duì)于看到這張照片時(shí)的震驚感，沃森曾在《雙螺旋》一書中這樣描述：“看到這張照片的時(shí)候，我興奮得不禁張大了嘴，脈搏也劇烈跳動(dòng)起來(lái)�！庇凶C據(jù)表明，羅莎琳并不知道自己的研究成果已經(jīng)被展示給沃森和克里克了，她仍然在獨(dú)立進(jìn)行自己的研究。 1953年2月24日, 她在自己的研究筆記里記錄了自己對(duì)B型DNA 分子三維螺旋結(jié)構(gòu)的構(gòu)想，這時(shí)，她已經(jīng)十分接近打開(kāi)DNA 結(jié)構(gòu)奧秘的大門了。1953年3月17日，她完成了關(guān)于DNA 結(jié)構(gòu)的論文草稿。沃森和克里克在洞悉了DNA 雙螺旋結(jié)構(gòu)的秘密之后，很快便在Nature 上發(fā)表了論文。就在4月25 日這一期上，也同時(shí)發(fā)表了威爾金斯的《脫氧戊糖核酸的分子結(jié)構(gòu)》和羅莎琳的《胸腺核苷酸酸鈉鹽的分子構(gòu)象》兩篇文章，為DNA 雙螺旋結(jié)構(gòu)模型提供了有力的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。羅莎琳根據(jù)X 衍射實(shí)驗(yàn)結(jié)果，準(zhǔn)確地推斷出DNA雙螺旋每10個(gè)堿基對(duì)為一個(gè)周期，距離為34埃 , 螺旋直徑為20埃 。毋庸置疑，沒(méi)有這些確鑿的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支持，沃森和克里克的雙螺旋模型也許只是空中樓閣。 有人認(rèn)為，羅莎琳在國(guó)王學(xué)院研究DNA結(jié)構(gòu)的2年多里，沒(méi)有能和威爾金斯進(jìn)行有效合作，也許為沃森、克里克的捷足先登創(chuàng)造了機(jī)會(huì)。但客觀地說(shuō)，這一過(guò)錯(cuò)主要不在她身上，50 年前英國(guó)社會(huì)的宗教、種族、婦女地位等因素，在某種程度上產(chǎn)生了無(wú)可置疑的影響。 值得高興的是，對(duì)于這樣一位貢獻(xiàn)巨大的女科學(xué)家，今天已經(jīng)得到了科學(xué)界的承認(rèn)。英國(guó)女作家Brenda Maddox 撰寫了關(guān)于羅莎琳的傳記，并在Nature 雜志為DNA 雙螺旋結(jié)構(gòu)發(fā)表50周年而發(fā)表的�？献�，對(duì)羅莎琳給予很高的評(píng)價(jià)。羅莎琳不僅在揭開(kāi)DNA 結(jié)構(gòu)的奧秘中曾經(jīng)是默默無(wú)聞的無(wú)名英雄，而且在病毒結(jié)構(gòu)的研究中， 發(fā)表了17 篇論文，第一次揭示了煙草花葉病毒的結(jié)構(gòu)。不幸的是， 1958 年4月，羅莎琳被病魔奪去了年僅38 歲的生命。 羅莎琳熱愛(ài)生活、熱愛(ài)科學(xué)，她把自己短暫的一生無(wú)私地奉獻(xiàn)給了她所熱愛(ài)并為之不懈追求的科學(xué)事業(yè)。她在給母親的信中寫道: “ 我們不可能也不應(yīng)該把科學(xué)和日常生活分隔開(kāi)來(lái)。在我看來(lái)，科學(xué)從某種角度上可對(duì)生活給出解釋�？茖W(xué)的基礎(chǔ)是事實(shí)、經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)，過(guò)去如此，將來(lái)也必然如此�！� 為表彰羅莎琳的功績(jī)，倫敦大學(xué)國(guó)王學(xué)院將一座建筑物命名為“ 富蘭克林－威爾金斯”樓，英國(guó)皇家學(xué)會(huì)設(shè)立了羅莎琳?富蘭克林獎(jiǎng)，主要獎(jiǎng)勵(lì)取得重大科學(xué)成就的婦女科學(xué)家。 對(duì)此，英國(guó)劍橋南部基因組園區(qū)的人類基因圖譜資源中心將改名為富蘭克林中心。坐落在這一園區(qū)的，還有以兩次獲得諾貝爾獎(jiǎng)的英國(guó)科學(xué)家桑格的名字命名的桑格研究所。 * 有刪減 [ Last edited by g0351 on 2011-7-13 at 20:04 ] |
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2樓2011-07-13 20:24:57
3樓2011-07-13 21:07:18
g0351
鐵桿木蟲 (知名作家)
浪花社社長(zhǎng)
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- 專業(yè): 金屬材料的制備科學(xué)與跨學(xué)
4樓2011-07-13 21:13:00
5樓2011-07-13 21:26:13
cqyz
木蟲 (正式寫手)
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我在課上也知道了！ 6樓2011-07-14 09:01:16
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