第51號照片:揭示DNA的螺旋結構
在1952年初,富蘭克林的學生雷蒙德·高斯林(Raymond Gosling)在她的指導下拍攝了著名的“第51號照片(Photograph 51)”。
這張X射線衍射圖像顯示出清晰的X形衍射花樣——典型的螺旋結構特征。
從這張照片中,富蘭克林推算出:
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DNA的螺旋對稱性;
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螺距約為34 Å(埃);
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每個螺旋回轉包含約10個堿基對;
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磷酸骨架位於外側,而非內部。
這些參數後來成為沃森和克裏克建立雙螺旋模型的關鍵定量依據。
富蘭克林的數學與物理背景
- 富蘭克林擁有物理化學博士學位,曾在法國國家煤炭研究所工作,精通X射線晶體學和傅裏葉分析。
- 她能夠通過傅裏葉變換從X射線衍射圖像中提取出電子密度分布,這是理解分子結構的關鍵。
- 她的分析方法是定量的、數據驅動的,強調從實驗數據中推導結構,而非先構建模型。
沃森與克裏克的模型構建方法
- 他們的研究方法是模型驅動的,即通過構建物理模型(紙板、金屬棒)來嚐試匹配已知數據。
- 克裏克有物理背景,擅長對稱性分析和空間結構推理,但並未深入掌握傅裏葉變換。
- 沃森是生物學家,專注於遺傳學,對數學和物理的掌握相對有限。
證據與回憶錄中的說法
- 在《雙螺旋》中,沃森幾乎沒有提及傅裏葉變換,反映出他對該方法的陌生。
- 曆史學者指出,他們依賴富蘭克林的數據和分析結果,因為自己無法從衍射圖像中直接提取結構信息。
- 克裏克後來承認:“我們需要一條線索來想到這一點,而線索就是羅莎琳德·富蘭克林的數據。”