力源分享 http://blog.sciencenet.cn/u/chenkuifu

博文

新冠之年,拍下病毒DNA照片的美女物理学家富兰克林一百岁了

已有 5266 次阅读 2020-7-25 08:16 |系统分类:科普集锦

新冠之年,听得最多两个词是病毒和DNA测序。100年前今天诞生的美女富兰克林(不是研究闪电的那个富林克林)是研究这两个词的先驱,她所拍的病毒DNA晶体衍射照片是确定DNA结构的关键,后者则是现代分子生物学的基石,也是当前抗击新冠打狗棍。

Rosalind-Franklin-Photo-51.jpg

罗莎琳德·埃尔西·富兰克林(Rosalind Elsie Franklin)是一位英国物理化学家与晶体学家。生于1920年7月25日。她专注于DNA、病毒、煤炭与石墨等物质的结构。其中她所拍摄的DNA晶体衍射图片“照片51号”,以及关于此物质的相关数据,是詹姆斯·沃森与佛朗西斯·克里克解出DNA结构的关键线索。


1958年,富兰克林因支气管肺炎及卵巢癌逝世。


在伦敦Willesden犹太公墓中,“scientist(科学家)” 一词镌刻在罗莎琳德·富兰克林墓碑的中心。接着是碑文:“她就病毒的研究和发现,仍持久地造福于人类。”

OIP.Vj7vEnbaJWajrB4HAloGNQHaJ2.jpg

作为20世纪杰出的科学家之一,富兰克林的工作造福了全人类。本月是她诞辰一百周年,这再次促使人们思考她的职业生涯和研究贡献,尤其是富兰克林在揭示DNA结构方面的催化剂般角色。


她最为著名的是她和她的研究生雷蒙德·高斯林(Raymond Gosling)于1953年发表的X射线衍射图像,这是确定DNA双螺旋结构的关键。

DNA_animation.gif

然而, 在DNA方面的杰出工作仅是富兰克林的伟绩和遗产的一小部分。她持续不懈地研究大自然的秘密,领域跨越生物学、化学和物理学,所致力的研究都与社会息息相关。她在煤炭和碳科学方面取得了重要进展,并且也是植物疾病和人类疾病的病毒专家。从本质上讲,正是由于富兰克林,她的合作者和继承者,如今的研究人员才能够使用DNA测序和X射线晶体学等工具来研究诸如SARS-CoV-2之类的病毒。


OIP.oTgwil9ngtW9LvxnrLb_EwHaE8.jpg

富兰克林的研究生涯始于物理科学。1940年代早期工作,包括她博士研究,富兰克林帮助确定了煤炭的密度、结构和组成,后者是广泛用于住宅和电力行业的化石燃料。富兰克林想研究煤的孔隙度,主要目的是了解如何让煤燃烧更有效。但是,正如英国剑桥大学的科学史学家帕特里夏·法拉(Patricia Fara)所指出的那样,煤的孔隙度也是第二次世界大战防毒面具有效性的关键因素,因为防毒面具用活性炭作为过滤器。因此,富兰克林的研究帮助了她那个时代的个人防护设备的设计。

rosalind-franklin-large-logo-1.png

富兰克林的煤炭研究让她有了名声。在1950年1月发表的第一篇《自然》杂志文章中,她探讨了碳中的某些电子如何影响这些电子散射X射线的方式。第二年,她给出了她对煤炭科学的最重要贡献:发现煤燃烧时形成的碳属于石墨化或非石墨化两大类之一,并且每个都有独特的分子结构。这项工作揭示了焦炭和碳黑(两种燃烧煤的产物)之间的主要区别。焦炭在高温下可以转变为结晶石墨,而碳黑不能。这项工作还有助于解释为什么焦炭如此高效地燃烧-很热,几乎没有烟。这在需要产生大量热量的工业过程中非常有用,例如铸造厂的冶炼。


从煤炭开始,富兰克林开始研究病毒,她的余生着迷于此。在1950年代,她在伦敦的伯贝克学院(Birkbeck College)工作了5年,利用她的X射线技能确定了烟草花叶病毒(TMV)中RNA的结构,该病毒攻击植物并破坏烟草作物。该病毒是在1890年代发现的,当时研究人员试图分离出危害植物的病原体,发现它太小而不能叫细菌。


61GwSjfKJBL._SL1200_.jpg

富兰克林制作了详尽的X射线衍射图像,这将成为她的地标。她纠正了詹姆斯·沃森(James Watson)对TMV螺旋结构的解释。对病毒结构的了解使其他科学家在分子生物学发展早期中稳步推进,而利用TMV作为模型有助于打开遗传密码的盒子。


解决了TMV的结构后,富兰克林开始研究其他能使重要农业作物枯萎的植物病毒,包括马铃薯、芜菁、番茄和豌豆。然后,在1957年,她再次转身开始研究引起脊髓灰质炎的病毒,该病毒在结构上类似于芜菁黄色花叶病毒。当时,小儿麻痹症是一种令人恐惧的传染病。此后已基本根除,尽管巴基斯坦和阿富汗仍有个案。


但是时间并不在富兰克林一边。1956年,她被诊断出患有卵巢癌,并在两年后去世,享年37岁。她的合作者亚伦·克鲁格(Aaron Klug)和约翰·芬奇(John Finch)在第二年发表了脊髓灰质炎病毒结构,并以该文纪念她。克鲁格因在阐明病毒结构方面的工作而被授予1982年诺贝尔化学奖。


富兰克林(Franklin)是名副其实全球会议旅程的旅行者,是活跃的国际合作者。她从美国国立卫生研究院(与克鲁格一起)获得了一笔不可多得的资助。她是蓬勃发展的病毒结构研究的早期全球联系者:一位在国际上享有盛誉,并密切关注自己研究能有广泛应用的病原病毒专家。

tobacco-mosaic-virus-symptoms-tobacco.jpg

富兰克林因其对DNA结构发现的贡献而未能获得充分的褒奖而广为人知。富兰克林人生故事的这一部分绝对不能忘记,但她不仅仅是“被不公对待的女英雄”(仅指DNA相关工作),现在该是承认她的研究生涯的广度和深度时候了。


备注:本文是对Nature近期文章Rosalind Franklin was so much more than the ‘wronged heroine’ of DNA(2020年7月21日编者的话)的翻译和网络材料梳理和翻译。





https://blog.sciencenet.cn/blog-510768-1243515.html

上一篇:高考分数出来啦,名字很关键几则
下一篇:文史老好的钱伟长为啥读物理?其实钱老中学数理并不差!
收藏 IP: 111.192.246.*| 热度|

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (0 个评论)

数据加载中...

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )

GMT+8, 2022-12-4 13:16

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部