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g0351鐵桿木蟲 (知名作家)
浪花社社長
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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。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。她就是著名的英國生物化學(xué)和生物物理學(xué)家羅莎琳?富蘭克林�？梢哉f，沒有羅莎琳的重要貢獻(xiàn)，DNA 結(jié)構(gòu)的揭示很可能會推遲幾年。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猶太家庭。他的父親是銀行家，母親也受過高等教育。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。父母都希望她長大以后獻(xiàn)身慈善事業(yè)，但她卻對研究自然科學(xué)更有興趣，為此也常常和父母產(chǎn)生矛盾。盡管童年時一帆風(fēng)順，羅莎琳并沒有因此成為一個嬌生慣養(yǎng)的富家千金，這可能要歸功于父母對她的良好教育。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)后得到一筆獎學(xué)金從事氣相制版技術(shù)的研究。當(dāng)時正值二戰(zhàn)，她覺得應(yīng)該為反法西斯戰(zhàn)爭做點貢獻(xiàn)，于是將自己的研究目標(biāo)鎖定在碳元素上。她花了一年時間，對煤的燃燒特性以及碳元素轉(zhuǎn)化為石墨的機理進(jìn)行了比較深入的研究。1942 年，她又到英國煤炭應(yīng)用研究協(xié)會從事碳纖維研究。在不到5 年的時間里，羅莎琳發(fā)表了5篇論文，對高強度碳纖維的發(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)明具有很大價值。1947 年，她到法國國家化學(xué)實驗室學(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)國王學(xué)院的約翰?伯納爾邀請羅莎琳到他那里工作。他的一位研究生對DNA分子作了初步的X衍射試驗，伯納爾希望一位經(jīng)驗豐富的晶體學(xué)家對實驗結(jié)果進(jìn)行深入分析。當(dāng)時，學(xué)科交叉已經(jīng)開始形成，以前被認(rèn)為是毫不相干的一些領(lǐng)域開始互相影響。1944 年，量子力學(xué)奠基人薛定諤在他所著的《生命是什么》一書中提出了他對遺傳物質(zhì)的思考，并鼓勵物理、化學(xué)等其他領(lǐng)域的科學(xué)家對此進(jìn)行研究。此書影響了一大批各個領(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，她停止了多年來對碳元素的研究，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，對DNA 分子的研究只有很少的資料可以參考，而且X 衍射實驗過程十分繁瑣枯燥，一次實驗往往要持續(xù)幾個小時，而且很可能因為得到的圖像不清晰而前功盡棄。憑借多年豐富的經(jīng)驗和細(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)識到，保持一定濕度對于得到清晰的X 衍射圖像有很大幫助。她把實驗樣品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，她推測出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)報告，引起了當(dāng)時正在那里的沃森和克里克的注意。他們兩人長期以來都在做蛋白質(zhì)晶體X 衍射的研究，同時對DNA 分子結(jié)構(gòu)也有濃厚興趣。但是由于沒有得到清晰的X 衍射圖像，他們的研究進(jìn)展甚微。聽了羅莎琳的報告，并看到了她所展示的DNA 分子X衍射圖像， 沃森和克里克領(lǐng)悟到其中蘊含的學(xué)術(shù)價值。他們立刻著手對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DNA 分子的三維模型。這是一個三螺旋的結(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他們的模型以后指出，由于他們低估了DNA 的含水量，這個模型實際上是錯誤的。 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，因為它已經(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。對于看到這張照片時的震驚感，沃森曾在《雙螺旋》一書中這樣描述：“看到這張照片的時候，我興奮得不禁張大了嘴，脈搏也劇烈跳動起來�！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B型DNA 分子三維螺旋結(jié)構(gòu)的構(gòu)想，這時，她已經(jīng)十分接近打開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驗證據(jù)。羅莎琳根據(jù)X 衍射實驗結(jié)果，準(zhǔn)確地推斷出DNA雙螺旋每10個堿基對為一個周期，距離為34埃 , 螺旋直徑為20埃 。毋庸置疑，沒有這些確鑿的實驗數(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，羅莎琳在國王學(xué)院研究DNA結(jié)構(gòu)的2年多里，沒有能和威爾金斯進(jìn)行有效合作，也許為沃森、克里克的捷足先登創(chuàng)造了機會。但客觀地說，這一過錯主要不在她身上，50 年前英國社會的宗教、種族、婦女地位等因素，在某種程度上產(chǎn)生了無可置疑的影響。 值得高興的是，對于這樣一位貢獻(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)表的專刊上撰文，對羅莎琳給予很高的評價。羅莎琳不僅在揭開DNA 結(jié)構(gòu)的奧秘中曾經(jīng)是默默無聞的無名英雄，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。 羅莎琳熱愛生活、熱愛科學(xué)，她把自己短暫的一生無私地奉獻(xiàn)給了她所熱愛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)和日常生活分隔開來。在我看來，科學(xué)從某種角度上可對生活給出解釋。科學(xué)的基礎(chǔ)是事實、經(jīng)驗和實驗，過去如此，將來也必然如此�！� 為表彰羅莎琳的功績，倫敦大學(xué)國王學(xué)院將一座建筑物命名為“ 富蘭克林－威爾金斯”樓，英國皇家學(xué)會設(shè)立了羅莎琳?富蘭克林獎，主要獎勵取得重大科學(xué)成就的婦女科學(xué)家。 對此，英國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的英國科學(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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5樓2011-07-13 21:26:13
3樓2011-07-13 21:07:18
g0351
鐵桿木蟲 (知名作家)
浪花社社長
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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
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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