她拍下DNA最著名的照片，却被男同行说不懂它的价值？70年后真相反转了 - kayun体育官网登录入口

“我一看照片，立刻目瞪口呆，心跳也加速了。”因发现DNA双螺旋结构而获得诺奖的詹姆斯·沃森（James Watson）在颇具争议的回忆录《双螺旋》中这样写道。

这张后来被称为“51号照片”（Photograph 51）的影像是科学史上最著名的照片之一。照片显示的是DNA晶体的X射线衍射结果，上方清晰可见的“X”形图案，让他瞬间意识到DNA可能具有螺旋结构。

“51号照片”揭示了DNA的螺旋结构 | 参考文献1

拍下这张照片的并非沃森，而是伦敦国王学院的罗莎琳德·富兰克林（Rosalind Franklin）和她的博士生。依照沃森在书里的描述，富兰克林等人始终未能意识到自己掌握着多么重要的证据。似乎直到沃森看到这张照片，生命的奥秘才终于被人类参透。

《双螺旋》于1968年出版，在之后的数十年里，这个说法深刻影响了人们对这一发现过程的认知。富兰克林本人却没有机会为自己辩解——1958年，她因卵巢癌去世，年仅37岁。

然而近70年后，一项崭新的科学史研究提出了不同的看法。几周前，《生物学史杂志》（Journal of the History of Biology）上发表的一项研究，重新审视了富兰克林留下的原始实验记录，衍射照片，以及当年使用的实验设备。研究发现，富兰克林并不是不知道到这份证据的价值，相反，她正是因为意识到DNA具有螺旋结构，才特地拍下了这张照片。

“51”之前，还有“49”

时间回到上世纪50年代。彼时科学家们已经知道DNA是遗传信息的载体，但遗传信息究竟如何储存复制，并代代相传，依然是一个未解之谜。而要回答这个问题，则必须先弄清楚DNA的三维结构。

全球的多支科研团队由此展开了激烈的竞赛。其中沃森和弗朗西斯·克里克（Francis Crick）尝试构建分子模型，搭建出一种能够解释DNA已知物理化学性质的结构。而富兰克林的团队则希望利用X射线衍射技术，探索DNA分子的内部结构。

简单来说，研究人员们需要先制备少量的DNA样品，将其精确固定在微型相机的内部，并严格控制样品周围的湿度，确保样本不发生变化。随即，一束X射线照射到样品上，发生衍射。胶片则需要进行长达数天的“曝光”，才能记录下X射线经过DNA后形成的衍射图案。在有经验的人眼里，这些图案能够揭示有关DNA结构的奥秘。

富兰克林最著名的一张照片，她在观察显微镜下的样本 | Henry Grant Collection/Museum of London

在研究早期，富兰克林发现，根据含水量的不同，DNA会呈现出两种不同的结构：第一种结构水合程度较低，也就是在DNA周围聚集和排列的水分子较少，这会让DNA的结晶程度更高，更容易获得样本；另一种结构则水合程度更高，能够更好还原水分子与DNA分子之间的相互作用。

富兰克林计划两头并进，弄清楚两者各自结构的特征，以及DNA分子在什么条件下会从一种结构转变为另一种结构。在1952年5月，她拍摄到了一张重要的照片。这并非前文提到的“51号照片”，而是在此之前的“49号照片”。

“49号照片”有着和“51号照片”同样的衍射图案，但图片本身并不完美 | 参考文献1

外行来看，这张照片似乎没有什么特别之处：深色的中心周围分布着一些模糊的亮点和弧线，图案本身也由于相机支架的设置问题，缺了一小块。但对富兰克林来说，这些信息已经足以让她做出重要推断。她选择使用同样的样本、同样的条件，重新进行一次拍摄。在又一次长达四天的曝光后，她得到了后来举世闻名的“51号照片”。

重新理解空白

在大多数实验中，富兰克林都遵循一套固定的记录方式：首先写下实验的初始条件，随后留出空白，等到胶片冲洗完成后，再补充记录实验结果和观察所得。

“51号照片”并不符合她的工作习惯。照片拍摄完成后，她几乎没有在预留的空白处记录任何观察结果。几十年来，这种看似反常的沉默，仿佛作证了一个既定观点：富兰克林从未认识到51号照片的重要性。

今年这项新研究的作者，科学史学家阿利斯泰尔·斯庞塞尔（Alistair Sponsel）与伦敦国王学院的X射线晶体学家布赖恩·萨顿（Brian Sutton）对此提出了完全不同的解释。在查阅了伦敦、剑桥和费城多地的档案资料，仔细研究了富兰克林留下的实验笔记、原始底片、照片冲印件，以及当年拍摄照片所使用的X射线相机后，他们重建了两张照片的拍摄过程，并随后指出：富兰克林之所以没有进一步记录，是因为没有这个必要。早在“49号照片”拍摄后，她就已完成了相关工作。

根据她的实验记录，1952年5月2日，也就是49号照片曝光完成的当天，富兰克林便做了详细的分析。她将照片上的衍射图案投影到一块白色硬纸板上，放大后进行测量，并用了好几页的笔记，计算出了DNA分子的结构参数。她发现，沿着DNA分子的轴向，每隔约34埃（Å，1埃等于0.1纳米），结构就会重复一次。这表明DNA可能具有螺旋结构。而如果结合相邻碱基层之间约3.4埃的间距进行计算，那么一个完整的螺旋，应该恰好包含10层碱基。

现在常见的DNA双螺旋示意图，3.4nm（34Å）的螺旋节距、约0.34nm（3.4Å）的碱基上升高度，与富兰克林的计算完全一致 | Alessandro Rizzo

这些关键的结构参数，后来也被纳入了沃森和克里克提出的双螺旋模型中。

然而由于部分衍射图案被遮挡，“49号照片”虽然足以用于分析，并得到了关键的数据，却并不足以公开发表，因为它不够完美。这才是富兰克林决定重新拍摄的原因。

而在拍摄“51号照片”之前，富兰克林就明确写下了这次实验的目的：通过更准确地调整胶片的位置，获得一张更居中、能够完整显示两条3.4埃特征弧线的衍射照片。

这就很容易理解，为什么在获得“51号照片”后，富兰克林一反常态，没有做更多的记录和分析。和“49号照片”相比，“51号照片”只存在额外的审美价值。在科学性上，它并没有提供更多的重要信息。

再看一次两张照片的对比

谁有科学发现的讲述权？

1953年4月，沃森和克里克在《自然》（Nature）杂志上首次提出了DNA的双螺旋结构模型。在同一期杂志上，富兰克林和博士生雷蒙德·戈斯林（Raymond Gosling）也发表了他们的实验成果，其中就包括著名的“51号照片”。与此同时，未经富兰克林允许就将“51号照片”分享给沃森观看的莫里斯·威尔金斯（Maurice Wilkins）及其同事的另一篇研究论文也一同刊出。这三篇论文后来都成为分子生物学的里程碑。

九年后，沃森、克里克和威尔金斯共同获得了诺贝尔生理学或医学奖。而四年前就已去世的富兰克林未能出现在获奖者名单中。

1962年诺奖颁奖礼上的三个人，左起依次是威尔金斯、沃森、克里克 | King’s College London Archives: K/PP178/15/3/1

今年发表的这项新研究，并没有否定沃森和克里克的科学成就。他们构建的DNA分子模型不仅解释了DNA的整体空间结构，还揭示了碱基互补配对的机制。这些成果超越了富兰克林通过X射线衍射实验所获得的认识。

但它让我们对富兰克林的贡献有了新的理解——她不是一名仅仅为他人提供实验数据的科学家，而是凭借自身的科学素养，以及精心设计的实验，获得了关于DNA结构的关键参数。正是基于这些信息，其他研究者才得以构建出DNA的分子模型。

而这一切或许引申出一个更为重要的问题：一个并不准确的科学故事，究竟是如何形成，并在此后几十年间不断流传的？

一切始于沃森出版的《双螺旋》。书中，他将富兰克林描绘成一位实验技术出色，但科学理解能力有所欠缺的研究者，以此暗示她未能理解“51号照片”所揭示的重要信息。由于富兰克林当时已经去世，她再也没有机会公开反驳沃森笔下的形象。

此后，科学史研究者曾尝试还原富兰克林当年的研究思路，但“51号照片”对应的实验笔记缺少详细的后续分析，这给历史研究带来了困难。久而久之，这张照片不仅象征着科学史上一个关键的发现时刻，也成为富兰克林所谓“错失重大科学发现”的象征。

斯庞塞尔和萨顿的发现，算是为富兰克林正了名，也再次证明了实验记录的重要性。

1946年6月11日，25岁的罗莎琳德·富兰克林。| Elliott & Fry/National Portrait Gallery, London

富兰克林们的经历在科学史上反复出现：女性科学家常常做出重要观察，完成关键实验，或是提出新的科学见解，但她们的贡献最终却主要通过男性同行的讲述，才被后人所认识。

在这些讲述中，她们有时贡献被直接忽视，有时实验技术得到认可，科学判断和独立思考能力却遭受低估。还有一些时候，具有影响力的历史叙事，直到当事人再也无法为自己发声时才出现，就像富兰克林所遭遇的那样。

新研究挖掘出的故事再次说明，科学发现的真实过程，往往比流传的轶事更为复杂，也包含着更多科学家之间的协作，它同时在提醒我们思考，究竟是谁最终掌握了科学发现的讲述权。毕竟不同的讲述者，会用不同的方式来影响后人如何认识和评价其他参与者的贡献。

富兰克林没能获得亲自讲述自己故事的机会。但70多年后，她留下的实验笔记，终于开始替她讲述那段历史。

本文来自微信公众号 “果壳”（ID：Guokr42），作者：顾拾，36氪经授权发布。