發現DNA的幕後英雌

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現代人大都聽聞過「DNA」這個名詞;在一般人的認知裡,DNA是「遺傳密碼」的代名詞。因此,如果要鑑定親子關係的話,大家馬上想到「去驗DNA」。其實,DNA不僅攜帶有遺傳密碼,而且包含許多生命運作的重要資訊。

DNA的全名叫做deoxyribonucleic acid,直接翻譯出來叫做「去氧核醣核酸」,是一種大型的生物有機分子,由兩條長鏈高分子以右旋方式組成的雙螺旋結構。這個結構非常微小,一般顯微鏡是看不到的。那麼,DNA的這個雙螺旋結構當初是怎麼發現的呢?

一般的教科書都將DNA雙螺旋結構的發現歸功於克里克(Francis Crick)和華生(James Watson)。克里克是英國人,從小就對數學和物理學有濃厚的興趣;21歲時獲得了倫敦大學學院的物理學士學位。1947年,他開始將研究重心從物理學轉移到生物學。由於他的物理學知識背景,他認為所有科學領域(包括生物學)都應該以物理學為基礎,才能獲致重要的進展。

華生是美國人,15歲時以資優生身分進入芝加哥大學,主修動物學,但他最大的興趣是觀鳥。在這段期間他讀到物理學家薛丁格的科普名著《何謂生命?》(What is Life?),興趣遂由觀鳥轉向遺傳學。1951年,他轉到英國劍橋的卡文迪需實驗室,認識了克里克,一同利用結晶的X光繞射的資料,建構DNA模型。

「結晶的X光繞射」是物理學的一支,係利用X射線照射具有規則性排列的高分子樣本(例如DNA分子),然後將X射線的繞射波記錄在感光片上的一種技術。感光片上呈現的圖案與樣本的分子排列方式有一定的關係,這個關係可以用一種數學轉換來表示。

當時英國有一位猶太裔的女物理學家羅莎琳(Rosalind Franklin)是這方面的專家;1952年5月羅莎琳攝得一張DNA的晶體X射線繞射照片,稱為「照片51號」。經過一段時間的分析之後,羅莎琳在1953年2月24日得出DNA分子為雙螺旋的結論。

在另一方面,克里克和華生在1953年1月獲悉「照片51號」及相關資料之後,火速進行分析研究,並趕在2月28日宣布他們發現了DNA的雙螺旋模型。

1958年,羅莎琳因卵巢癌逝世,享年38歲。

1962年,克里克、華生以及另一位威爾金斯共同獲得了諾貝爾生理學或醫學獎--但令人不解的是,關鍵照片「照片51號」的主人羅莎琳卻未獲獎!而且當初克里克和華生使用「照片51號」時,有沒有獲得羅莎琳本人的同意,也陷入一場羅生門。

無論如何,事後看來,羅莎琳確實是發現DNA分子結構的幕後英雌,殆無疑義。

姑不論上述的諸多爭議,在此我們倒要指出一件事,就是從DNA發現的過程當中,我們看到現代科學的重要發現與突破都必須依賴數學和物理學。因此筆者認為,鼓勵年輕學子學習數學和物理學是一件很重要的事。

當然,學習數學和物理學是一條相當辛苦的路;因此一個有遠見的政府(包括行政及立法部門)應該提出具體的辦法,提供良好的誘因,讓優秀的年輕人願意往這條路走。

這是一件刻不容緩的事!