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DNA:生命的秘密(上)

 风湿中心 2020-11-12

2013年4月11日,一场拍卖会在纽约赫里蒂奇拍卖行紧张地进行着。拍卖品是一枚23k黄金制成的奖章,它被放置在一个玻璃展示箱里,金光闪闪。奖章的起拍底价是28万美元,拍卖会前,赫里蒂奇拍卖行预计,奖章可以拍到50万美元。然而,形势却大大超过了他们的预期。拍卖刚一开始,出价人便不断举起黄色的号码牌,短短一分钟内就突破了100万美元。很快,奖章以227万美金成交,得主是坐在后排的一位神秘人,130号买家。

神秘买家是谁?拍卖会后,他自我介绍叫杰克·王,一个在中国出生的美国人,上海一家生物医学公司的首席执行官。比买家更受关注的是奖章本身,这是一枚1962年诺贝尔生理学或医学奖的奖章,而它的主人正是大名鼎鼎的DNA双螺旋结构发现者、美国生物学家弗朗西斯·克里克。2013年是DNA发现60周年、克里克获得诺贝尔奖50周年的年份,按照克里克家人的说法,出售奖章是希望激发人们对于科学研究的兴趣,20%的拍卖所得将交给正在筹备中的弗朗西斯·克里克研究所。遗憾的是,克里克已经无法见证这一切。2004年,他便离开了人世。

诺贝尔奖章丨图片来源:zh.wikipedia.org

时光回到60年前。1951年,DNA的化学构造仍然是一个诱人的谜题。剑桥大学两位年轻的科学家詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克一直想解开DNA的奥秘。当时,DNA的一些重要事实已为人所知。科学家已经知道:DNA由4种碱基组成——腺嘌呤、胞嘧啶、鸟嘌呤、胸腺嘧啶。他们也能在X光结晶学的协助下,推演出DNA结构的信息。这项技术是先将X光穿过结晶的DNA分子,继而在照相底板上捕捉模糊的内部构造图像。有了这样的信息,再加上他们对化学构造的知识,沃森和克里克开始架构DNA的立体模型。

要想赢得这场竞赛,仅仅有这些资料是远远不够的。况且,又有一位新人加入了这场解密DNA的角逐。1951年,30岁的晶体学研究者罗莎琳德·富兰克林接到了伦敦大学国王学院的邀请,参与到了与DNA相关的研究中。

罗莎琳德·富兰克林丨图片来源:en.wikipedia.org

在那时的科学界,对女性科学家的歧视处处存在,她们甚至不被准许在大学的高级休息室里用餐。实验室的二把手莫里斯·威尔金斯不喜欢罗莎琳德进入自己的研究领域,但在研究上却又离不开她,他把罗莎琳德看作是一个打下手的,而罗莎琳德却认为自己和威尔金斯地位同等,两个人根本合不来。

尽管处在充满敌意的环境中,罗莎琳德还是取得了DNA研究中里程碑式的突破。在法国学习的X射线衍射技术在研究中派上了用场,她拍出了一张被誉为“完美到极致的DNA分子链X光衍射图片”。

罗莎琳德有所不知的是,这些尚未发表的新发现已经通过她实验室的副主任威尔金斯之手,落到了沃森和克里克那里。威尔金斯在没有得到罗莎琳德授权的情况下,向沃森和克里克展示了罗莎琳德至关重要的一组DNA照片,上面包含了各种关键参数和罗莎琳德的思考。

正是罗莎琳德的框架和积累了两年多的数据,为沃森和克里克解决DNA的结构问题指明了方向。许多艰深的工作都由罗莎琳德完成了,离成功仅仅一步之遥。根据罗莎琳德的照片,沃森和克里克很快便领悟到了DNA的结构,揭开了DNA持久不去的面纱。1953年2月28日中午,沃森和克里克快步走入剑桥大学校园内的老鹰酒吧,兴奋地向一脸迷茫的观众宣布:“我们已经发现了生命的秘密”。他们的模型显示:DNA分子是双链螺旋状,双链由已知的4种碱基配对而成,再以氢键联结起来,整个结构像螺旋梯一样呈螺旋状。它们可以轻易分开,以同样的遗传代码复制自己。

DNA不仅是分子,更是生命的蓝图。发现如此之重大,沃森和克里克所在的卡文迪许实验室的头头找到《自然》杂志的编辑们,策划了一个方案。他们同意出版三篇论文,只有一个简单声明:沃森和克里克的论文在先,威尔金斯和他的助手其次,最后是罗莎琳德的论文。最终的位置说明,罗莎琳德的发现仅仅是确认了沃森和克里克的模型,而不是提供了建造模型的关键数据。

1953年4月25日,当论文出现在全球著名的《自然》杂志上的时候,罗莎琳德已经在伦敦的伯克贝克学院担任新职务了。从1953年到1958年,她负责一间病毒实验室,沉浸于伯克贝克学院的学术气氛中。罗莎琳德的病毒研究工作使她获得了国际声誉,并收到许多到美国演讲的邀请。1956年,她在访问加州的大学期间度过了她36岁的生日,她攀登了北美的最高峰之一惠特尼峰。但就在旅行快结束的时候,罗莎琳德开始感到严重的下腹疼痛,返回英国以后,她被诊断出得了癌症,有推测说,她可能是之前进行DNA分子链X光衍射实验时接触了过量的X射线,引发了疾病。

1963年,沃森、克里克和威尔金斯共同分享了诺贝尔生理学或医学奖,他们所引用的数据并没有署上罗莎琳德的名字。而几乎没怎么接触过罗莎琳德的沃森,在那本很薄、很畅销的回忆录《双螺旋》一书中,竟然把罗莎琳德塑造成一个性格乖僻、目中无人的女巫形象,刻意贬低甚至无视她的贡献。

沃森、克里克和威尔金斯丨图片来源:sandwalk.blogspot.com

不幸的是,罗莎琳德不能为自己辩护了。4年前,她因为卵巢癌英年早逝。去世时,罗莎琳德只有37岁,单身,甚至没谈过恋爱。她走进了坟墓,却对沃森和克里克如何依赖她的成果取得伟大发现的事情一无所知。

剑桥潺潺河水孕育的智慧被广而告之,人类从此知晓了自然界代代繁衍生存的秘密。如今,公众早已把它当作生命的闪现、个体的表达,它代表了基因、生命的种子、健康、长寿、家庭系谱、密码、神话、不断的延续,所有这些都会对科学产生非凡的意义和影响。

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