羅莎琳德·富蘭克林

羅莎琳德·富蘭克林

英國物理化學家
羅莎琳德·埃爾西·富蘭克林(或譯作羅莎琳·富蘭克林,R.E. Franklin)是一位英國物理化學家與晶體學家。她所做的研究,專注于DNA、病毒、煤炭與石墨等物質的結構。
  • 中文名:羅莎琳德·富蘭克林
  • 外文名:
  • 别名:羅莎琳·富蘭克林
  • 出生年月:1920年7月25日
  • 性别:女
  • 英文名:Rosalind Elsie Franklin
  • 出生地:英國倫敦諾丁山
  • 國籍:英國
  • 去世年月:1958年4月16日
  • 職業:物理化學家,晶體學家
  • 畢業院校:劍橋大學紐納姆學院
  • 主要成就:DNA雙螺旋結構
  • 研究領域:物理化學、晶體學、分子生物學

家庭背景

富蘭克林出生于英國倫敦一個富裕的猶太人家庭,她父親的姑丈赫伯特·山姆(Herbert Samuel),是前任英國内務大臣與英國駐巴勒斯坦高級專員,也是第一位進入英國内閣的猶太人。另外她的一位阿姨則是女性參政權與工會運動的參與者。富蘭克林的父親埃利斯·富蘭克林(Ellis Franklin)是倫敦工人學院(Working Men's College)教授電磁學與第一次世界大戰曆史的教師,并且在後來成為該校校長。埃利斯·富蘭克林也曾經協助安置來自納粹德國的逃難者,并且收養兩位孩童。

學生生涯

富蘭克林在進入大學以前,就讀于倫敦聖保羅女子學校(St Paul's Girls' School)。1938年進入劍橋大學紐納姆學院(Newnham College, Cambridge),後人在筆記上得知她曾經在1939年期間在構思過DNA的化學結構,并且畫出一個螺旋型圖樣。富蘭克林在1941年順利完成大學學業,但是由于當時的劍橋大學并不授與女性“文學士”(BA Cantab.)學位,因此富蘭克林隻擁有一個“名義上的學位”。

早期研究

1941年到1942年,她在羅納德·諾裡什(Ronald Norish,1967年諾貝爾化學獎得主)門下進行研究工作。1942年8月,由于第二次世界大戰的戰争需求,富蘭克林進入位在泰晤士河上京士頓(Kingston upon Thames)的不列顚煤炭利用協會(British Coal Utilisation Research Association),在此期間對于煤的多孔性探讨,助長了她往後對于強力碳纖維的研究,例如石墨。1945年,她以一篇論文《固态有機石墨與煤和相關物質的特殊關系之物理化學》獲得了物理化學的博士學位。

戰争結束之後,富蘭克林于1946年前往法國巴黎工作,在當地的國家中央化學實驗室待了三年,學習X射線晶體衍射技術。此外也發表了一些關于煤炭的研究論文,這些論文使她獲得了一些國際上的名聲,并且在一些化學工業獲得應用。1950年,富蘭克林受聘前往倫敦大學國王學院任職。

人物經曆

國王學院時期

1951年1月,富蘭克林開始在國王學院進行研究工作,她所任職的部門是醫學研究委員會(Medical Research Council,簡寫為MRC)中,由物理學家約翰·藍道爾主持的生物物理研究單位。原本富蘭克林的研究主題應該是蛋白質的X射線晶體衍射,不過到了國王學院之後,藍道爾重新指派她投入DNA化學結構的研究。這所實驗室還有另外兩位成員正在進行這項研究工作,分别是莫裡斯·威爾金斯與他的學生雷蒙·葛斯林。

與威爾金斯之間的誤會

當富蘭克林進入實驗室時,威爾金斯正好前去度假。雖然藍道爾曾在一封信中指派富蘭克林獨立研究DNA,并且從威爾金斯手中接收研究。但是威爾金斯并未看過,當威爾金斯回到國王學院之後,便與富蘭克林産生誤會。威爾金斯認為她是自己的助手,而富蘭克林則認為威爾金斯不應幹涉她的工作。

發現DNA的兩種型态

威爾金斯與葛斯林從1950年便開始分析DNA結構。其中威爾金斯在一場研讨會中,從瑞士科學家魯道夫·席格納(英語:Rudolf Signer)(Rudolf Signer)手上得到(無償提供)一種純DNA樣品,這種樣品淬取自小牛胸腺,其性質比較适合X射線衍射分析。它幹燥時呈細小的針簇狀,一旦遇潮會變成一團黏膠狀物質。後來富蘭克林與葛斯林發現了DNA的其中兩種型态,在潮濕狀态下,DNA的纖維會變的較長較細,稱做B型;而幹燥的時候則變得較短較粗,稱為A型。後來A型是由富蘭克林進行研究,B型則是交給威爾金斯。

DNA雙螺旋結構的研究

到了1951年11月,富蘭克林提出了A型DNA的X射線衍射圖,并進行了一場演講。這時候沃森正好在劍橋大學中由威廉·勞倫斯·布拉格主持的卡文迪許實驗室研究蛋白質結構。

沃森與克裡克得知了這些訊息之後,便開始嘗試排列DNA的螺旋結構,當時他們的模型是三股螺旋。沃森與克裡克曾經邀請富蘭克林、威爾金斯與葛林斯參觀他們的三股螺旋結構模型,富蘭克林在看見這些模型之後,做了許多的批評。這些批評使沃森與克裡克被上司布拉格要求終止DNA結構的研究。

富蘭克林與葛斯林制作的訃聞,用來悼念A型DNA(結晶狀DNA)的雙螺旋結構。同一年中,國王學院的科學家們已經大多接受B型DNA的結構為螺旋型(詳細結構尚未明了),不過對于A型DNA是否也同樣是螺旋型,富蘭克林則仍持懷疑态度。她與葛斯林曾開玩笑地制作了一份訃聞,悼念結晶狀DNA(A型DNA)失去的螺旋結構。

1952年5月富蘭克林與葛林斯經過了一場長時間的研究,獲得一張B型DNA的X射線晶體衍射照片,并且将專門用來解決X射線晶體衍射問題的帕特生函數(Patterson function)應用在圖片分析。這張照片稱做“照片51号”,曾經被X射線晶體衍射先驅之一約翰·貝爾那(John Desmond Bernal)形容為:“幾乎是有史以來最美的一張X射線照片。”但是她并未發表研究成果,而且由于A型結構的數據仍不足以支持螺旋型,因此富蘭克林繼續将研究焦點放在A型DNA。

除了晶體衍射照片之外,1952年11月,富蘭克林也提出了一份報告,這些研究結果被收錄在一份用來提交給訪問委員會(visiting committee)的“MRC報告”當中,其中說明A型DNA的對稱性,意思是DNA的結構即使翻轉180度之後看起來還是一樣。克裡克認為這顯示DNA擁有方向相反的兩股螺旋。此外,這篇報告也指出了磷酸根之間的距離以及它們位在DNA上的位置。

患病離世

1956年夏天,富蘭克林在前往美國進行與工作有關的旅行時,察覺了健康問題,并且在同年9月發現腹部有兩顆腫瘤。在生病的期間,她有時會在克裡克夫婦的家中修養。不過富蘭克林仍繼續她的工作,在1956年間發表了7篇論文,1957年則發表了6篇以上。後來她的團隊開始研究小兒麻痹病毒,并獲得美國國家衛生院的資助。1958年,富蘭克林返回正常的工作崗位,并前往生物物理研究協會(Research Associate in Biophysics)任職。

1958年3月30日,富蘭克林再度感到不适,并且在4月16日因為卵巢癌逝世于英國倫敦。她得到癌症的原因,可能與X射線或是家族遺傳有關。

人物評價

1968年華生出版了一本具争議性的書籍《雙螺旋》(The Double Helix),這本書中對于華生以外的科學家多所批評。其中将羅莎琳·富蘭克林(在書中以自己取的綽号“Rosy”稱呼)形容成一個“女學究”(bluestocking)型的女性,從來不注意女性特質,不塗口紅也不注重穿着。并且猜測富蘭克林的家庭可能是一個不幸的家庭。同時華生也誤以為富蘭克林是威爾金斯的下屬,并描述她是個不合作的人物。此外書中也描述富蘭克林完全反對雙螺旋結構模型。

後來華生與克裡克皆坦承富蘭克林的研究結果,是建構雙螺旋結構的必要線索。克裡克在一篇紀念DNA結構發現40周年的文章中說道:“富蘭克林的貢獻沒有受到足夠的肯定,她清楚的闡明兩種型态的DNA,并且定出A型DNA的密度、大小與對稱性。”;46年後華生演講裡吐露的:“我看到了羅莎琳的X射線照片......我并沒有跑進去翻抽屜,把它偷走,是别人拿來給我看的,而且也是别人告訴我螺距為34埃......一個月後我們便做出這個結構......羅莎琳的照片确實是關鍵......”。

在2003年,國王學院将新大樓命名為富蘭克林—威爾金斯館(Franklin-Wilkins Building)時,華生在命名演說中說道:“羅莎琳的貢獻是我們能夠有這項重大發現的關鍵。”

獲得榮譽

很多人都知道沃森和克裡克發現DNA雙螺旋結構的故事,更進一步,有人還可能知道他們與莫裡斯·威爾金斯因此分享了1962年的諾貝爾生理學或醫學獎。然而,有多少人記得羅莎琳德·富蘭克林,以及她在這一曆史性的發現中做出的貢獻?

1962年沃森、克裡克和威爾金斯獲得諾貝爾生理學或醫學獎的時候,富蘭克林已經在4年前因為卵巢癌而去世。按照慣例,諾貝爾獎不授予已經去世的人。此外,同一獎項至多隻能由3個人分享,假如富蘭克林活着,她會得獎嗎?性别差異是否會成為公平競争的障礙?後人為了這個永遠不能有答案的問題進行過許多猜測與争論。

與沒有獲得諾貝爾獎相比,富蘭克林的早逝更加令人惋惜。她是一位才華橫溢的女科學家,然而知道她和她的貢獻的人寥寥無幾。沃森在《雙螺旋》(1968年出版)一書中甚至公開诋毀富蘭克林的形象與功績,歪曲她與威爾金斯之間的恩怨。許多關于雙螺旋的書籍和文章根本不提及富蘭克林,盡管克裡克在很多年後承認“她離真相已經隻有兩步”。

富蘭克林始終相信人們對才能和專業水準的尊重會與性别無關,但她正是這傾斜的世界中女科學家命運的代表。如果她是男性則可能如何,這種假設固然沒有意義,但性别的确一直是她在科研領域發揮才能的絆腳石,并使她的成就長時間得不到應有的認可。

2011年,新諾貝爾獎化學獎頒發給已去世多年的羅莎琳德·富蘭克林,以表彰她對DNA分子結構發現所做出的貢獻。但是這份獎項對于她來說顯然晚了很多。

相關紀念

歐洲航天局(ESA)的“羅莎琳德·富蘭克林”号漫遊車目前已完成完整組裝,将于2020年7月奔赴火星,尋找生命的“蛛絲馬迹”。

這輛漫遊車以英國科學家羅莎琳德·富蘭克林的名字命名,科學家們希望它能增進人類對火星的了解。富蘭克林的工作對發現DNA結構至關重要。

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