迟来的绽放，DNA双螺旋结构发现背后的黑暗女士，没有被历史遗忘

科学的发明、发现离不开科学家们一代代的知识积累、传承，也离不开相互间的竞争。

1953年4月25日，在《自然》杂志上，詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克博士发表了一篇论文《脱氧核糖核酸的结构》，首次揭示了脱氧核糖核酸（DNA）的双螺旋结构。这是科技史上划时代的大事，它的发现使人类认识到生命遗传的本质，开创了分子生物学的时代。

《自然》杂志也发表了罗莎琳德·富兰克林女士关于DNA结构的论文，但她晚了一步，她的论文只能当做先前论文的进一步论证。

罗莎琳德·富兰克林女士

1962年，沃克、克里克、威尔金斯因为对DNA结构的研究而共同获得诺贝尔生理医学奖。荣誉、金钱、掌声之下，富兰克林女士无人提及，她被刻意地遗忘了。但随着时间的流逝，人们却惊讶地发现，她才可能是这一发现的幕后之人。

一、前人的肩膀

经过8年的研究，现代基因学之父孟德尔发现了生物遗传的基本规律，"遗传分离规律"与"基因自由组合规律"，这是揭示生物遗传奥秘的基本规律。1865年，他又提出用一种结构化的方式来思考"遗传因子"，但他太超前了，以致他开辟的道路荒芜三十多年没人能识。

1、遗传与染色体

20世纪初，人们认识到孟德尔研究的价值。我们已能预测一些生物特征会可预测地传给下一代，但这背后真正的生物机制是什么呢？这些特征是如何在细胞或分子层面上被编成密码的？

1902年，博韦里和萨顿通过观察到染色体在细胞分裂时的分离与重组，提出了染色体理论。而这些与孟德尔所描述的遗传因子非常吻合。

摩根团队的研究方向是一种眼睛色彩突变的遗传方式，他们得出了该遗传特征存在于x性染色体上的结论。他们又以果蝇为研究对象，证明遗传因子确实存在于染色体上。

现代基因学之父孟德尔

但染色体内部构造和功能是什么？人们知之甚少。

染色体由蛋白质和DNA组成，一开始，人们倾向用蛋白质来解释遗传，因为蛋白质是十分多样化的复合体分子，当时DNA被认为是单调的分子，缺少多样性。

2、靠拢DNA

在蛋白质上，人们未找到遗传的密码。反而，对DNA分子的认识日渐加深。

格里菲斯在实验室里，将高温杀死的细菌和其他活体细菌混合，活体细菌转化为之前那种被高温杀死的细菌。这就表明，有某种未知的要素，在这两种细菌之间移动。

1944年，艾弗里、马克卡迪、麦克劳德提供了新的证据，表明"未知的要素"很可能就是DNA。此后，这一说法得到越来越多的证据。

赫尔希和蔡斯也进行了实验，并得出了肯定的结论："不是蛋白质，是DNA。"

奥地利犹太生物学家埃尔文·查戈夫注意到，DNA中含氮碱基所出现的频率因物种而异。他在1950年发现，DNA中的腺嘌呤与胸腺嘧啶数量几乎完全一样，鸟嘌呤与胞嘧啶的数量也是一样。这似乎暗示他们之间相互有着某种联系。也许存在着某种配对。

但DNA结构是怎样的？它是怎样把遗传基因变成密码的？科学突破之前，一场新的竞赛拉开帷幕。

DNA的三种构型

二、最有希望的团队

20世纪50年代，DNA的化学结构是各国科学家研究的热点领域，化学、物理、生物学家，跨学科的进入其中，都希望能尽快破解DNA的结构秘密。毋庸讳言，先人一步者肯定将成为诺贝尔奖的得主，大家心知肚明。当时，最有希望的团队有三个：

1、莱纳斯·鲍林团队

莱纳斯·鲍林在当时已是知名的科学家，在量子化学和结构生物学都有着杰出的成就，是1954年诺贝尔化学奖的获得者。他们在蛋白质的分子结构等领域已经走在世界的前沿。毫无疑问，他的团队最有实力，是发现DNA结构的最有力竞争者。

莱纳斯·鲍林，获得诺贝尔化学奖、和平奖

2、威尔金斯、富兰克林团队的先天优势及缺陷

①、优势明显：威尔金斯、富兰克林的强项是实验物理，他们的独门绝技是"X射线衍射技术"。可见光的波长比DNA分子要长得多，因此可见光状态下看不见DNA，就如同拿尺子去量头发丝，无法得出结果。

而X射线不同一般光线，它的波长比分子要小，用它照射晶体分子，就会向不同方向发生弯折，从而得到相应的衍射图。

②、最大的缺陷就是不团结：事情似乎一开始就走在了歧路上，富家女罗莎琳德·富兰克林从小的志向是成为科学家，这对那个年代的女性并不容易。她21岁从剑桥大学毕业，但没有正式学位，因为当时剑桥大学并不授予女性"文学士"学位。

25岁时，富兰克林获得物理化学的博士学位，前往位于巴黎的国家中央化学实验室。在此三年间，关于煤炭研究的一些论文让她在国际上有了些知名度，她还学习X射线晶体衍射技术。

1950年，富兰克林受聘伦敦大学国王学院，研究蛋白质的X射线晶体衍射。但负责管理的物理学家约翰·蓝道尔却安排她研究DNA结构，这是最前沿的科学，富兰克林欣然接受。

富兰克林、威尔金斯

实验室共三名成员，除了富兰克林、还有威尔金斯与葛斯林，威尔金斯正在休假。

蓝道尔安排富兰克林接手威尔金斯的工作，可以独立的研究，不用他人约束。但威尔金斯显然不知道此事，当他度假归来，还以为富兰克林是蓝道尔给自己派的助手。

面对威尔金斯的"指手画脚"，两人发生了剧烈的争吵。威尔金斯自此厌恶这个孤傲的技术副手，而富兰克林也瞧不起这个"智商不够高"的伙伴。除了逼不得已的工作需要，二人互不说话。

3、沃森、克里克，拼劲十足的团队

在三个团队的人员组成上，只有沃森是正统的生物学家，而克里克是理论物理学家，他们理论功底扎实，在相同数据的基础上，能够更快、更好地推导出结果。

但因为实验能力及条件的限制，他们的研究处于下风。

沃森、克里克

三、富兰克林站到了成功的悬崖边

最强的莱纳斯·鲍林团队首先退出了竞争，因为他们的领头人暂时放下科研，投身于反对原子弹、反对核战争的事业，他认为科学应该服务于人类消除贫困和饥饿、显著减少疾病、有效地使用资源，而核战争可能毁灭地球和人类。鲍林起草的《科学家反对核实验宣言》，两周内就有2000多名美国科学家签名，在短短几个月内，就有49个国家的11000余名科学家签名。

威尔金斯、富兰克林团队的研究遥遥领先。威尔金斯在一场研讨会中拿到了一种萃取自小牛胸腺的纯DNA样品。顺便提一句，当时，科学家之间的交流沙龙，女性是被排斥在外的。

富兰克林对样品进行了研究，在衍射图上她发现样品干燥时，呈现出细小的针簇状，较短较粗。而与水接触后，则变成一团黏胶状物质，较长较细。她立即意识到，这可能是DNA的两种形态，她将DNA干燥的状态命名为A型，潮湿时的形态命名B型。

富兰克林还根据Patterson函数分析中的堆积法，推测出碱基、磷酸基团分别位于DNA链内、外，为阐明DNA的结构打开了窗户。

但A型DNA让富兰克林产生了困扰，因为数据没有显示清晰的结构。为了减少干扰，她将B型DNA的结构研究的成果交给了威尔金斯，自己专心研究起了A型DNA的形态。

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。

富兰克林已经看到了成功的曙光

沃森与克里克此时也取得了进展，他们提出了DNA分子的三螺旋结构模型。许多人被邀请到他们的实验室研讨，富兰克林也在其中。

当富兰克林看到沃森与克里克三螺旋结构模型，不客气的指出他们在重复前人的老路，此路不通。沃森与克里克的上司显然是听进去了富兰克林的批评，他停止了对二人研究的支持，责令项目下马。

至此，富兰克林已经在迎接朝阳了。莱纳斯·鲍林团队弃权，沃森与克里克团队也明显不济。

四、富兰克林是真正的科学家

1953年1月的某日，沃森、克里克与威尔金斯约饭。大概威尔金斯此时也以为沃森与克里克已经放弃了DNA结构的研究。

在饭桌上，威尔金斯不无炫耀地拿出了富兰克林拍摄的"B型DNA的X射线衍射照片"，也就是解开DNA结构钥匙的"照片51号"，威尔金斯向二人解释了照片反映的DNA化学结构的大部分信息，沃森、克里克听得两眼放光。而这次泄密，富兰克林却毫不知情。

"照片51号"让沃森与克里克茅塞顿开。结合之前的研究，两人的理论功底发挥了作用。他们很快就研究出了DNA的化学结构，提炼出DNA分子的双螺旋结构模型。只要有数据和照片，他们要比富兰克林更容易得出最终的模型。

51号照片

1953年3月，富兰克林离开了国王学院，前往同属伦敦大学的伯贝克学院。威尔金斯非常高兴，终于可以摆脱这个不和的伙伴了，他在给克里的信中写道：黑暗女士已经离开了他的实验室。

来到了伯贝克学院的富兰克林整理资料，准备发表DNA结构的论文。但是，晚了一步，沃森与克里克已经抢在了他的前面。

富兰克林知道这是一个螺旋结构，但她自认成竹在胸。想在发表成果之前搜集更多的证据，更重要的是，她以为自己遥遥领先，没想到自己的资料已成为他人的跳板。

富兰克林没有在这一事件上纠缠，她非常忙碌，全身心的转向TMV（烟草花叶病毒）的研究。她的团队在1955年完成了TMV模型。此外她也研究了病毒对植物（包括马铃薯、芜菁、番茄与豌豆）的感染，以及TMV病毒中的核糖核酸（RNA）。

富兰克林与沃森、克里克之间后来也有合作，她还与克里克夫妇成为了朋友。1956年9月富兰克林的腹部发现了两颗肿瘤。但她没有停止工作，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4月16日富兰克林因为卵巢癌逝世于英国伦敦。她的死因，可能与X射线的长期照射有关。

富兰克林是纯粹的科学家

结语：

DNA结构的发现，与相对论、量子力学一起被誉为20世纪最重要三大科学发现。富兰克林如果没有外界的干扰，并且她的研究成果不外泄的话，用不了很长时间，也能够独立发现DNA的双螺旋结构。她的研究成果为这一伟大的科学发现起到了奠基的作用，如果沃森和克里克没有接触到她的研究，两人可能无法解开DNA结构之谜。

令人遗憾的是，富兰克林与诺贝尔奖擦肩而过了。虽然该奖项不会授予过世的人，但遗憾的是，相关四个人，除了富兰克林，沃森、克里克、威尔金斯都站上了领奖台。就连退出竞争的莱纳斯·鲍林也在1962年获得诺贝尔和平奖。

而在很长时间内，没有人提及富兰克林，仿佛她与DNA结构的发现无关。

获得1962年诺贝尔生理医学奖的三位男士

沃森和克里克对于DNA结构的发现功不可没，即使这一切是建立在目睹了富兰克林研究成果的基础上，他们也仍然要通过一系列天才的猜想，才能最终论证出DNA的双螺旋结构。此后在这一领域的颇多贡献，也证明了他们的优秀。只是，也许出于利益的考量，不约而同地，他们都选择以缄默的形式、不公平地对待了富兰克林的贡献。

直到很多年后，DNA结构发现40周年，克里克在纪念文章中说："富兰克林的贡献没有受到足够的肯定，她清楚地阐明两种型态的DNA，并且定出A型DNA的密度、大小与对称性。"

另外在2003年，国王学院将新大楼命名为罗莎琳德-威尔金斯馆时，曾经诋毁富兰克林的沃森终于承认："罗莎琳德的贡献是我们能够有这项重大发现的关键。"

历史将铭记：罗莎琳德·富兰克林，曾经的黑暗女士，是当之无愧的科学玫瑰！