核酸结构
DNA 的 X 射线衍射(X-ray diffraction)
在 1950 年代,对于一个远小于任何显微镜所能看清的分子,你怎么看出它的形状?你没法直接看它——但你可以让 X 射线穿过它,再读出它们投下的影子图案。这种技术,X 射线衍射,正是双螺旋首次被瞥见的方式。
当一束 X 射线穿过排列整齐的 DNA 纤维时,原子规则的间距把射线散射成探测器上一片由斑点和弧线组成的图案。从那图案的几何形状出发,训练有素的眼睛能反推出产生它的分子的形状。在罗莎琳·富兰克林那张著名的图像(即 51 号照片)里,那个醒目的 X 形斑点十字,正是螺旋的直接指纹,而斑点的间距揭示了螺旋的重复周期(每圈约十个碱基)及其宽度。
这件事在科学上和历史上都很重要。富兰克林细致的衍射数据,以及她得出的“DNA 是螺旋形、磷酸骨架在外侧”的结论,是沃森-克里克模型的关键证据——然而她的图像是在她不知情的情况下被拿给他们看的,她的贡献长期被低估。她于 1958 年去世,没能等到 1962 年这个结构所赢得的诺贝尔奖,如今她的角色已被公认为这项科学伟大发现的核心。
对一位晶体学家而言,51 号照片中那个由暗斑组成的简单 X 形是一个不会认错的标志:只有螺旋形分子才会把 X 射线散射成那个十字,而层与层之间的间隔泄露了每圈十个碱基的重复周期。
51 号照片:X 射线投下的影子,揭示了一个螺旋。
衍射并不是直接给分子拍照;它记录的是一种散射图案,结构必须由此推断出来。而这项发现是一桩协作而又有争议的事情——富兰克林的数据在未经她同意的情况下被使用,这如今已是科学伦理中一段著名的插曲。
又称
另见