Nature：揭开罗莎琳德·富兰克林对DNA双螺旋结构的真实贡献，她并非受害者，而是平等贡献者

来源：生物世界 2023-04-28 09:42

在 DNA 双螺旋结构被发现的 70 年后，Nature 期刊发表了来自曼彻斯特大学的 Matthew Cobb 和约翰·霍普金斯大学的 Nathaniel Comfort 的评论文章。 他们找到了 1953 年 4 月 25 日，詹姆斯 沃森（James Watson）和弗朗西斯 克里克（Francis Crick）在Nature期刊发表了一篇开创性论文，这篇论文揭示了遗传物质 DNA 的双螺旋结构，从此开启了分子生物学时代。1962 年，沃森、克里克和威尔金斯一起荣获了诺贝尔生理学或医学奖。 然而，一直有一个传言，DNA 双螺旋结构这一划时代的伟大发现源于沃森在未获得罗莎琳德 富兰克林（Rosalind Franklin）同意或知晓的情况下看到了她拍摄的 DNA 的 X 射线图片，也就是著名的 照片 51 号 ，这张照片也被认为是 分子生物学的点金石 。 如今， 照片 51 号 已经成为了代表富兰克林的成就和她遭受的不公待遇的象征。外界认为，富兰克林是一个优秀的科学家，但她未能分辨出自己拍摄的这张 DNA 的 X 射线图片所传达的关于 DNA 的信息，她在照片拍摄后几个月都没有意识到照片的重要性，直到沃森一眼看出其中蕴含的双螺旋结构信息。 所以，真实情况真的是这样吗？

2023 年 4 月 23 日，在 DNA 双螺旋结构被发现的 70 年后，Nature期刊发表了来自曼彻斯特大学的 Matthew Cobb 和约翰 霍普金斯大学的 Nathaniel Comfort 的评论文章。 他们找到了尘封已久的新证据，在这篇评论文章中指出，罗莎琳德 富兰克林（Rosalind Franklin）在 DNA 结构的发现中是平等的贡献者，而不是受害者。 Matthew Cobb和Nathaniel Comfort在查阅富兰克林在英国剑桥大学丘吉尔学院的档案时，发现了一篇从未被研究过的新闻稿，这篇新闻稿由记者 Joan Bruce 与富兰克林协商后撰写，本来要发在《时代周刊》（Time）上（但最终并未发表）。他们还发现了一封由富兰克林的一位同事写给克里克的信，这封信之前从未曝光。 这两份资料共同说明，富兰克林并非不能理解 DNA 的结构。Matthew Cobb 和 Nathaniel Comfort写道，富兰克林是 解析双螺旋四人组中平等的一员 。她和莫里斯 威尔金斯一起，为寻找 DNA 结构的答案采取了早期关键行动，提供关键数据，并验证了结果，她和威尔金斯贡献了发现 DNA 双螺旋结构一半的力量，与沃森和克里克的贡献相当。 Matthew Cobb 和 Nathaniel Comfort还写道，还原富兰克林故事的真相非常重要。她不仅反对当时常见的性别歧视，还反对科学界一些更不易察觉的现象，其中的一些现象到今天仍然存在。 ▲图｜罗莎琳德 富兰克林 1920 年 7 月 25 日，罗莎琳德 富兰克林（Rosalind Elsie Franklin）出生于英国伦敦一个富裕的犹太人家庭。 富兰克林为 DNA 双螺旋结构的发现做出了卓越贡献，却未能获得应有的荣誉。甚至在《双螺旋》一书中被沃森描述为 Dark Lady，称其难以沟通，不能解释自己的研究数据。然而也正是沃森在《双螺旋》中的描述，让更多人知道了富兰克林。 1951 年，年仅 23 岁的詹姆斯 沃森（James Watson）博士毕业后前往英国剑桥大学卡文迪许实验室进修，沃森在这里遇到了正在准备博士论文的弗朗西斯 克里克（Francis Crick），两人一拍即合，从 1951 年 10 月开始转向 DNA 结构方向的研究。 当时在研究 DNA 结构的并不只有沃森和克里克，伦敦国王学院的莫里斯 威尔金斯（Maurice Wilkins）和罗莎琳德 富兰克林（Rosalind Franklin）等人在当时已经在探究 DNA 结构的秘密。 1952 年，沃森和克里克率先发表了一篇DNA 为三螺旋结构的论文，罗莎琳德 富兰克林在卡文迪许实验室看到这个三螺旋结构模型后，毫不留情地指出了错误，这让沃森和克里克在实验室的领导劳伦斯 布拉格（Lawrence Bragg，25 岁时获得诺贝尔物理学奖）觉得很没面子，于是暂停了二人的 DNA 结构研究。 1952 年 5 月，富兰克林和她的研究生雷蒙 葛斯林（Raymond Gosling）拍到了一张 B 型 DNA 的 X 射线晶体衍射照片，也就是著名的 照片 51 号 ，被誉为 几乎是有史以来最美的一张 X 射线照片。 ▲图｜照片 51 号 富兰克林对自己所在的伦敦国王学院感到非常不满，一方面因为自己作为一个女性，在满是男性主导的地方受到了不公正待遇，另一方面是她不喜欢国王学院过于浓厚的宗教氛围。

1952 年底，富兰克林决定离开伦敦国王学院，前往伦敦大学伯贝克学院开始新的研究生涯。此时，富兰克林的研究生雷蒙 葛斯林将 照片 51 号 作为纪念品送给了威尔金斯。 1953 年 1 月，威尔金斯将 照片 51 号 的副本展示给了沃森和克里克，威尔金斯以为二人已经不再进行 DNA 结构研究了。 多年以后，沃森回忆当时看到这张照片时的情景时说：我张大了嘴，脉搏开始跳动。尽管自己不是一位受过训练的晶体学家，但也有足够的知识，知道照片中的 X 造型，意味着 DNA 是一个螺旋线，很可能就是双螺旋线。即使克里克是物理学家，他也知道重要的生物体总是成对出现。 1953 年 2 月 4 日，沃森和克里克决定重启对 DNA 结构模型的研究，2 月 8 日，二人请求威尔金斯同意他们也进行相同研究。 1953 年 3 月 7 日，沃森和克里克在实验室中联手搭建的 DNA 双螺旋模型宣告成功。 然后，富兰克林受邀来卡文迪许实验室观看这一新构建的 DNA 双螺旋模型，富兰克林立刻意识到这一结构模型应该是正确的。 ▲图｜沃森（左）、克里克（右）在 DNA 双螺旋模型前 沃森和克里克的双螺旋结构模型的成功，还离不开好几位科学家的帮助，欧文 查格夫（Erwin Chargaff）告诉他们 DNA 碱基之间的比例，A 和 T 总是相等，G 和 C 也是相等。杰里 多诺休（Jerry Donohue）对正确的化学同工型的见解证明了这一比例，然后是威廉 阿斯特伯里（William Astbury）为碱基配对提供了帮助。 当然，这些帮助都没有富兰克林的 照片 51 号 重要。

更重要的是，卡文迪许实验室的马克斯 佩鲁兹（Max Perutz）在 1952 年 12 月中旬收到了伦敦国王学院生物物理部门的一项报告副本，这项报告里包括富兰克林对 B 型 DNA 的精确测量，以及证明 DNA 成反向螺旋的关键证据。在沃森和克里克看到 照片 51 号 后不久，马克斯 佩鲁兹向他们二人分享了这项报告。 1953 年 4 月 25 日，Nature杂志同时发表了三篇关于 DNA 双螺旋结构的论文，分别来自沃森和克里克、威尔金斯，以及富兰克林和雷蒙 葛斯林。 ▲图｜生命之美在 DNA 双螺旋结构里得到了最完美的展示 沃森和克里克的论文在最前面，富兰克林的论文在最后，这给了人们一种错觉，就是富兰克林的论文是验证了前者的实验结果，而不是提供关键性数据。即便如此，富兰克林也没有因为输掉 DNA 双螺旋结构的竞赛或是研究数据被 剽窃 而沮丧，她反而跟沃森和克里克成了朋友。 DNA 双螺旋结构的发现被誉为 生物学的一个标志，开创了新的时代 。这是在生物学历史上唯一可与达尔文进化论相比的最重大发现，它与自然选择一起，统一了生物学的大概念，是科学史上的一个重要里程碑，标志着分子生物学的诞生。 ▲图｜威尔金斯、沃森、克里克三人在诺奖颁奖典礼上 1962 年，沃森、克里克、威尔金斯三人因 DNA 双螺旋结构的发现而获得当年的诺贝尔生理学或医学奖。遗憾的是富兰克林已于 1958 年因去世。 如今，人们提及富兰克林，几乎只记得她对 DNA 双螺旋结构所作的贡献，实际上，富兰克林在她的短暂的一生中，留下了许多值得铭记的科学遗产。 在科研早期，富兰克林在进行煤炭特性的研究，在煤炭燃烧效率、冶炼技术、防毒面具等方面做出了许多杰出贡献。 20 世纪 50 年代开始，富兰克林转而研究病毒，利用自己擅长的 X 射线衍射成像技术，成功确定了烟草花叶病毒（TMV）的 RNA 结构，并陆续研究了许多导致重要农作物枯萎的植物病毒。 1957 年，富兰克林开始研究导致人类疾病的病毒，首先就是在当时令人恐惧的导致小儿麻痹症的脊髓灰质炎病毒。 然而，时间并没有站在富兰克林这一边，1958 年 4 月 16 日，富兰克林因去世，年仅 37 岁。

1959 年，她的合作者亚伦 克鲁格（Aaron Klug）和约翰 芬奇（John Finch）在Nature杂志发表了脊髓灰质炎病毒结构的论文，并将论文献给富兰克林以做纪念。亚伦 克鲁格因在阐明病毒结构方面的工作而被授予 1982 年诺贝尔化学奖。 富兰克林对 DNA 双螺旋结构的贡献不容遗忘，但 DNA 之母 绝不是富兰克林的全部注脚，富兰克林对科学的热爱，以及她对科学界女性的鼓舞，将在未来的历史长河中依然熠熠生辉。 正如她的墓志铭中写道：科学家，她对病毒的研究和发现让人类持久受益

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