罗莎琳德·富兰克林

罗莎琳德·富兰克林

英国物理化学家
罗莎琳德·埃尔西·富兰克林(或译作罗莎琳·富兰克林,R.E. Franklin)是一位英国物理化学家与晶体学家。她所做的研究,专注于DNA、病毒、煤炭与石墨等物质的结构。
  • 中文名:罗莎琳德·富兰克林
  • 外文名:
  • 别名:罗莎琳·富兰克林
  • 出生年月:1920年7月25日
  • 性别:女
  • 英文名:Rosalind Elsie Franklin
  • 出生地:英国伦敦诺丁山
  • 国籍:英国
  • 去世年月:1958年4月16日
  • 职业:物理化学家,晶体学家
  • 毕业院校:剑桥大学纽纳姆学院
  • 主要成就:DNA双螺旋结构
  • 研究领域:物理化学、晶体学、分子生物学

家庭背景

富兰克林出生于英国伦敦一个富裕的犹太人家庭,她父亲的姑丈赫伯特·山姆(Herbert Samuel),是前任英国内务大臣与英国驻巴勒斯坦高级专员,也是第一位进入英国内阁的犹太人。另外她的一位阿姨则是女性参政权与工会运动的参与者。富兰克林的父亲埃利斯·富兰克林(Ellis Franklin)是伦敦工人学院(Working Men's College)教授电磁学与第一次世界大战历史的教师,并且在后来成为该校校长。埃利斯·富兰克林也曾经协助安置来自纳粹德国的逃难者,并且收养两位孩童。

学生生涯

富兰克林在进入大学以前,就读于伦敦圣保罗女子学校(St Paul's Girls' School)。1938年进入剑桥大学纽纳姆学院(Newnham College, Cambridge),后人在笔记上得知她曾经在1939年期间在构思过DNA的化学结构,并且画出一个螺旋型图样。富兰克林在1941年顺利完成大学学业,但是由于当时的剑桥大学并不授与女性“文学士”(BA Cantab.)学位,因此富兰克林只拥有一个“名义上的学位”。

早期研究

1941年到1942年,她在罗纳德·诺里什(Ronald Norish,1967年诺贝尔化学奖得主)门下进行研究工作。1942年8月,由于第二次世界大战的战争需求,富兰克林进入位在泰晤士河上京士顿(Kingston upon Thames)的不列顚煤炭利用协会(British Coal Utilisation Research Association),在此期间对于煤的多孔性探讨,助长了她往后对于强力碳纤维的研究,例如石墨。1945年,她以一篇论文《固态有机石墨与煤和相关物质的特殊关系之物理化学》获得了物理化学的博士学位。

战争结束之后,富兰克林于1946年前往法国巴黎工作,在当地的国家中央化学实验室待了三年,学习X射线晶体衍射技术。此外也发表了一些关于煤炭的研究论文,这些论文使她获得了一些国际上的名声,并且在一些化学工业获得应用。1950年,富兰克林受聘前往伦敦大学国王学院任职。

人物经历

国王学院时期

1951年1月,富兰克林开始在国王学院进行研究工作,她所任职的部门是医学研究委员会(Medical Research Council,简写为MRC)中,由物理学家约翰·蓝道尔主持的生物物理研究单位。原本富兰克林的研究主题应该是蛋白质的X射线晶体衍射,不过到了国王学院之后,蓝道尔重新指派她投入DNA化学结构的研究。这所实验室还有另外两位成员正在进行这项研究工作,分别是莫里斯·威尔金斯与他的学生雷蒙·葛斯林。

与威尔金斯之间的误会

当富兰克林进入实验室时,威尔金斯正好前去度假。虽然蓝道尔曾在一封信中指派富兰克林独立研究DNA,并且从威尔金斯手中接收研究。但是威尔金斯并未看过,当威尔金斯回到国王学院之后,便与富兰克林产生误会。威尔金斯认为她是自己的助手,而富兰克林则认为威尔金斯不应干涉她的工作。

发现DNA的两种型态

威尔金斯与葛斯林从1950年便开始分析DNA结构。其中威尔金斯在一场研讨会中,从瑞士科学家鲁道夫·席格纳(英语:Rudolf Signer)(Rudolf Signer)手上得到(无偿提供)一种纯DNA样品,这种样品淬取自小牛胸腺,其性质比较适合X射线衍射分析。它干燥时呈细小的针簇状,一旦遇潮会变成一团黏胶状物质。后来富兰克林与葛斯林发现了DNA的其中两种型态,在潮湿状态下,DNA的纤维会变的较长较细,称做B型;而干燥的时候则变得较短较粗,称为A型。后来A型是由富兰克林进行研究,B型则是交给威尔金斯。

DNA双螺旋结构的研究

到了1951年11月,富兰克林提出了A型DNA的X射线衍射图,并进行了一场演讲。这时候沃森正好在剑桥大学中由威廉·劳伦斯·布拉格主持的卡文迪许实验室研究蛋白质结构。

沃森与克里克得知了这些讯息之后,便开始尝试排列DNA的螺旋结构,当时他们的模型是三股螺旋。沃森与克里克曾经邀请富兰克林、威尔金斯与葛林斯参观他们的三股螺旋结构模型,富兰克林在看见这些模型之后,做了许多的批评。这些批评使沃森与克里克被上司布拉格要求终止DNA结构的研究。

富兰克林与葛斯林制作的讣闻,用来悼念A型DNA(结晶状DNA)的双螺旋结构。同一年中,国王学院的科学家们已经大多接受B型DNA的结构为螺旋型(详细结构尚未明了),不过对于A型DNA是否也同样是螺旋型,富兰克林则仍持怀疑态度。她与葛斯林曾开玩笑地制作了一份讣闻,悼念结晶状DNA(A型DNA)失去的螺旋结构。

1952年5月富兰克林与葛林斯经过了一场长时间的研究,获得一张B型DNA的X射线晶体衍射照片,并且将专门用来解决X射线晶体衍射问题的帕特生函数(Patterson function)应用在图片分析。这张照片称做“照片51号”,曾经被X射线晶体衍射先驱之一约翰·贝尔那(John Desmond Bernal)形容为:“几乎是有史以来最美的一张X射线照片。”但是她并未发表研究成果,而且由于A型结构的数据仍不足以支持螺旋型,因此富兰克林继续将研究焦点放在A型DNA。

除了晶体衍射照片之外,1952年11月,富兰克林也提出了一份报告,这些研究结果被收录在一份用来提交给访问委员会(visiting committee)的“MRC报告”当中,其中说明A型DNA的对称性,意思是DNA的结构即使翻转180度之后看起来还是一样。克里克认为这显示DNA拥有方向相反的两股螺旋。此外,这篇报告也指出了磷酸根之间的距离以及它们位在DNA上的位置。

患病离世

1956年夏天,富兰克林在前往美国进行与工作有关的旅行时,察觉了健康问题,并且在同年9月发现腹部有两颗肿瘤。在生病的期间,她有时会在克里克夫妇的家中修养。不过富兰克林仍继续她的工作,在1956年间发表了7篇论文,1957年则发表了6篇以上。后来她的团队开始研究小儿麻痹病毒,并获得美国国家卫生院的资助。1958年,富兰克林返回正常的工作岗位,并前往生物物理研究协会(Research Associate in Biophysics)任职。

1958年3月30日,富兰克林再度感到不适,并且在4月16日因为卵巢癌逝世于英国伦敦。她得到癌症的原因,可能与X射线或是家族遗传有关。

人物评价

1968年华生出版了一本具争议性的书籍《双螺旋》(The Double Helix),这本书中对于华生以外的科学家多所批评。其中将罗莎琳·富兰克林(在书中以自己取的绰号“Rosy”称呼)形容成一个“女学究”(bluestocking)型的女性,从来不注意女性特质,不涂口红也不注重穿着。并且猜测富兰克林的家庭可能是一个不幸的家庭。同时华生也误以为富兰克林是威尔金斯的下属,并描述她是个不合作的人物。此外书中也描述富兰克林完全反对双螺旋结构模型。

后来华生与克里克皆坦承富兰克林的研究结果,是建构双螺旋结构的必要线索。克里克在一篇纪念DNA结构发现40周年的文章中说道:“富兰克林的贡献没有受到足够的肯定,她清楚的阐明两种型态的DNA,并且定出A型DNA的密度、大小与对称性。”;46年后华生演讲里吐露的:“我看到了罗莎琳的X射线照片......我并没有跑进去翻抽屉,把它偷走,是别人拿来给我看的,而且也是别人告诉我螺距为34埃......一个月后我们便做出这个结构......罗莎琳的照片确实是关键......”。

在2003年,国王学院将新大楼命名为富兰克林—威尔金斯馆(Franklin-Wilkins Building)时,华生在命名演说中说道:“罗莎琳的贡献是我们能够有这项重大发现的关键。”

获得荣誉

很多人都知道沃森和克里克发现DNA双螺旋结构的故事,更进一步,有人还可能知道他们与莫里斯·威尔金斯因此分享了1962年的诺贝尔生理学或医学奖。然而,有多少人记得罗莎琳德·富兰克林,以及她在这一历史性的发现中做出的贡献?

1962年沃森、克里克和威尔金斯获得诺贝尔生理学或医学奖的时候,富兰克林已经在4年前因为卵巢癌而去世。按照惯例,诺贝尔奖不授予已经去世的人。此外,同一奖项至多只能由3个人分享,假如富兰克林活着,她会得奖吗?性别差异是否会成为公平竞争的障碍?后人为了这个永远不能有答案的问题进行过许多猜测与争论。

与没有获得诺贝尔奖相比,富兰克林的早逝更加令人惋惜。她是一位才华横溢的女科学家,然而知道她和她的贡献的人寥寥无几。沃森在《双螺旋》(1968年出版)一书中甚至公开诋毁富兰克林的形象与功绩,歪曲她与威尔金斯之间的恩怨。许多关于双螺旋的书籍和文章根本不提及富兰克林,尽管克里克在很多年后承认“她离真相已经只有两步”。

富兰克林始终相信人们对才能和专业水准的尊重会与性别无关,但她正是这倾斜的世界中女科学家命运的代表。如果她是男性则可能如何,这种假设固然没有意义,但性别的确一直是她在科研领域发挥才能的绊脚石,并使她的成就长时间得不到应有的认可。

2011年,新诺贝尔奖化学奖颁发给已去世多年的罗莎琳德·富兰克林,以表彰她对DNA分子结构发现所做出的贡献。但是这份奖项对于她来说显然晚了很多。

相关纪念

欧洲航天局(ESA)的“罗莎琳德·富兰克林”号漫游车目前已完成完整组装,将于2020年7月奔赴火星,寻找生命的“蛛丝马迹”。

这辆漫游车以英国科学家罗莎琳德·富兰克林的名字命名,科学家们希望它能增进人类对火星的了解。富兰克林的工作对发现DNA结构至关重要。

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