DNA背后的“黑暗女士”，除了她，还有她

来源：原理

在诸多探讨诺贝尔奖争议的话题中，不少人都会提到罗莎琳德·富兰克林。尽管她为揭开DNA双螺旋结构做出了不可磨灭的贡献，却被时代所束缚，因此常被称为“DNA背后的黑暗女士”。令人欣慰的是，如今她的名字和科学贡献正逐渐被更多人所知。

但直到今天，很多人仍然不知道的是，在探索DNA结构的历程中，做出关键贡献的女性科学家不止富兰克林一人。正是另一位女性科学家的研究，为富兰克林的工作奠定了基础。

她的名字是弗洛伦斯·贝尔（后冠夫姓改为弗洛伦斯·索耶）。用一些科学家的话说，贝尔或许才是那位真正的那位“黑暗女士”。

女科学家解释道……

1939年3月23日，《约克郡晚报》报道了一则在当时看似不寻常的消息。“佛洛伦斯·贝尔小姐，一位25岁的剑桥大学毕业生”在利兹举行的一次科学会议上正在介绍一种羊毛的纤维测试方法。显然，这篇报道的重点仅仅是放在她是一位从事科学事业的女性的事实上。

1939年《约克郡晚报》对贝尔的报道。| 图片来源：University of Leeds

想出《女科学家解释道》这个标题的作者以及看报纸的读者都不知道的是，这位物理学家在她的博士研究中，已经悄悄地为20世纪最重要的科学里程碑之一奠定了基础。

贝尔的博士论文有几章描述了水母、鲨鱼鳍和毛发中的蛋白质纤维的结构，在当时那个年代，这似乎是生物学中一个超乎想象的里程碑。

除此之外，还有一章格外突出。贝尔的这一部分研究阐述了如何利用X射线揭示一种生物纤维的规则且有序的结构，这种纤维在当时被称为胸腺核酸（thymonucleic acid）。

如今，胸腺核酸还有一个更为人所知的名字，那就是脱氧核糖核酸，或者DNA。贝尔的X射线方法成了一种重要的工具，它最终揭示了现在众所周知的DNA双螺旋结构。

新的X射线分析方法

贝尔于1913年出生于英国伦敦，后来，她成了在剑桥大学格顿学院学习自然科学的一位女学生，主要研读化学、物理和矿物学。

1936年离开剑桥后，贝尔先在曼彻斯特与劳伦斯·布拉格短暂共事过一段时间。劳伦斯与他的父亲威廉·布拉格一同获得了1915年诺贝尔物理学奖。他们展示了如何利用X射线揭示简单晶体（比如盐）中原子和分子的排列。

1937年，贝尔在布拉格的推荐下来到利兹大学，担任物理学家威廉·阿斯特伯里的研究助理。

阿斯特伯里此时正努力将布拉格的方法用于研究羊毛和其他生物纤维。他对羊毛纤维中的蛋白质进行的X射线研究表明，它们的结构就像一条分子链，由被称为氨基酸的更小的化学物质连接而成。这个分子项链可以被拉伸或压实。

虽然这看似无关紧要，但事实证明，这些蛋白质的变形对于理解它们的功能至关重要。阿斯特伯里对羊毛的研究改变了我们在分子水平上对生物学的理解。

由于在羊毛方面的成功，阿斯特伯里开始研究其他生物纤维。为此，他需要一双熟练掌握这种新的X射线分析方法的手。这双手的主人就是弗洛伦斯·贝尔。

阿斯特伯里有时称贝尔是“魔鬼的拥护者”，因为她不仅拥有高超的实验技术，而且具有敏锐的智慧，时常愿意挑战他的想法。在时代的影响下，阿斯特伯里也曾认为科学是“仅限男性”的工作，显然贝尔颠覆了他的想法。

他给贝尔的任务是就是利用X射线研究DNA。拍摄一张X射线图像并不容易。它需要10个小时的曝光，在靠近高压高温的X射线管的黑暗房间中工作。

但贝尔高超的技术和毅力得到了回报。1938年，根据她拍摄到的X射线图像，她和阿斯特伯里提出了一个早期的DNA结构模型。这个模型给之后的科学家提供了一个重要的立足点。

1938年，弗洛伦斯成功拍摄到了DNA的X射线照片，阿斯特伯里将其描述为“创世交响乐中被选中的乐器”。| 图片来源：University of Leeds

“家庭主妇”

但对科学界来说非常遗憾的是，正当贝尔的DNA研究工作进行得如火如荼时，她的研究戛然而止。

随着第二次世界大战的爆发，1941年，她被征召到空军妇女辅助队服兵役，担任无线电操作员。据说，她在服役期间在雷达（无线电探测和测距）技术方面进行了早期的研究。

与此同时，阿斯特伯里则始终希望贝尔能留在他的实验室里并竭力争取。他曾写信给英国陆军部表示，没有贝尔的帮助，“他几乎无法继续进行研究”。利兹大学甚至延长了她的职位，以便她在战后能继续回来工作。

但贝尔再也没有回来。她在与一名美国军人结婚后，向利兹大学提交了辞呈，移民到了美国，在那里成为一名工业化学家。

后来，她放弃了自己的事业全心照顾四个孩子。当她于2000年去世时，她的死亡证明上的职业被记录为“家庭主妇”。

贝尔的儿子曾回忆道，在贝尔生命的最后时光里，她很喜欢说，她一生最大的成就之一是成了皇家空军中第一位穿长裤的女性。

当然这是贝尔在自谦。通过X射线对DNA进行研究，贝尔不仅为詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克的模型提供了一个重要的立足点，还为富兰克林拍摄著名的“照片51号”铺平了道路。

附录：DNA结构发现时间线

1869年：瑞士科学家弗里德里希·米歇尔从白血球的细胞核中分离出一种灰色的弱酸性物质，他称之为核素，后来被证明这就是DNA。

1931年：根据对DNA的化学成分的估计，化学家菲巴斯·莱文提出，DNA是由四种化学物质的简单重复单元组成的。这被称为四核苷酸假说。当时不少科学家因此得出结论，DNA是一种非常沉闷的重复性分子，因此是一个几乎不可能成为遗传信息载体的候选。

1938年：贝尔和阿斯特伯里对DNA纤维进行了X射线研究，证明X射线晶体学可以用来揭示DNA的分子结构。

1944年：美国微生物学家奥斯瓦德·埃弗里和他的同事马克林·马克卡提和科林·麦克劳德发现，DNA能够赋予非病毒性的肺炎球菌致病能力。这是第一个强有力的证据说明，DNA或许能携带生物信息。

1950年：美国生物化学家埃尔文·查戈夫利用阿齐尔·马丁和理查德·辛格在利兹的羊毛工业研究协会的实验室开发的一种称为分配色谱法的化学分析方法，推翻了DNA只是一个枯燥的重复性分子的观点，并开启了它可能通过其化学构成携带生物信息的可能性。

1951年：在罗莎琳德·富兰克林和雷蒙德·高斯林拍摄下了著名的“51号照片”的一年前，埃尔温·贝顿在利兹大学新成立的生物分子结构系工作时拍摄下了相同的DNA的X射线图像。

1952年：富兰克林和高斯林利用X射线晶体学技术，获得了DNA的摄影图像。这张图像显示了以十字形排列的黑色斑点图案，非常引人注目。这张照片被称为“照片51”，它表明这种分子被盘绕成螺旋状，这是确定DNA结构的重要线索之一。

1953年：沃森和克里克在《自然》杂志上发表了DNA双螺旋结构的模型。这种结构解释了分子如何将生物信息从一代复制到下一代。

1962年：沃森、克里克和莫里斯·威尔金斯被授予诺贝尔生理学或医学奖。

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