伯克利了解科学系列
案例分析
几个看起来毫不相关的研究者相互分享些信息，竟然能带来了如此关键的生物学发现——解开DNA结构之谜...
编者的话：
通过这个案例分析，我们重走一遍发现DNA结构的旅行。我们想体现的是，科学家发表观点、阅读文献、参加会议、私下交流（甚至约个饭），多个专业的人一起合作或哪怕只是多沟通，会大大影响科学的进程和个人的成就。发现DNA结构的英雄谱上，有各种各样的人物，他们性格特色鲜明，人生路线迥异，好多奇葩的经历有趣的灵魂啊！但这些，你在本次案例分析中只能“隐约感受”，然后你可以从最感兴趣的点顺藤摸瓜，“几只青椒”后续会介绍相关的【拓展阅读】。在这一篇里，我们并不会浓墨重彩个人故事。我们关注的，是科学家之间围绕一个主题各种形式沟通交流。因为这些，才是他们“合作与竞争”的真实故事。
概要:

二十世纪五十年代初，
一位鸟类生物学家、一位煤炭结构专家、一位水雷设计师，一位核物理学家
一起经历了一趟智力挑战旅行。大家可能会想，这样一个4人组合，难道他们最终发明了用水雷来轰炸鸟类羽毛么？并不是。他们让人类
有机会一瞥蕴含在所有生命底层的分子机能，为之后的分子生物学革命铺平了道路
。


这四位就是詹姆斯·沃森（James Watson）、罗莎琳德·富兰克林（Rosalind Franklin）、弗朗西斯·克里克（Francis Crick）、莫里斯·威尔金斯（Maurice Wilkins）。他们四人的洞察、创新和坚持，引领了对DNA结构的深入了解。这项研究，汇聚了很多学科很多科学家的信息，为的是回答同一个最基础的科学问题：生命如何向下一代传递特征。
这个案例分析，主要强调了科学共同体内部的沟通交流、科学家利用并引述彼此的研究结果。另外你还将体会到科学本质的其它方面，例如：对于小到无法直接观察的事物，科学可以验证相关的假说；科学发现会引发新的研究。
正文开始:
时机正好
科学发现可能看起来是一场横空出世——答案就这么被一位天才“看见”了。可是，新发现怎么可能是无中生有？每一项突破，都是因为前人已经完成了很多工作。科学发现，有时就像是完成一幅拼图。各个研究者发现了点点滴滴的重要证据，就像是找到了整幅拼图的好多碎片。这时候出现一组或一个人能看出这些碎片如何逻辑相洽，那么整幅图就拼出来了，一项科学突破就完成了。有时，比如DNA这个案例中，新发现和技术进步一下子带来了那么多新的拼图碎片，这时候出现能完成拼图的“某个人”，概率还是很高的。要完成最后的飞跃，当然离不开出色的洞察力；但我们也要意识到，洞察的前提是具备各种线索。
那么，要发现DNA结构，所具备的各类线索有哪些了呢？

19世纪，澳大利亚修士孟德尔发现了遗传的基本规律。特征传递从父辈传到子辈是有组织且可预测的。沿着孟德尔的足迹，虽然科学家还不能具体理解什么造成了这种规律，但他们知道答案在遗传上。
到了二十世纪四十年代和五十年代，对于父辈如何传递特征给子辈，科学家越来越接近从物理上理解DNA。新的技术能让科学家观察到更小的结构。生物学家发现，遗传指令是细胞中的染色体携带的，而化学家发现，这些染色体由两部分组成——蛋白质和DNA。此外，在寻找生命关键分子的实验中，科学家锁定，事实上携带遗传信息的是DNA而非蛋白质（拼图碎片：遗传）。

放大1000倍的人类染色体
但DNA怎么装得下创造一个全新生命体所需的所有信息？答案或许要通过分子的三维结构来揭示。关于这个结构，我们已经有一些有相当吸引力的线索。研究者已经知道DNA是一个相对简单的分子。它是由一条不起眼的磷酸盐和糖的链，以某种方式附着在含氮碱基的环状分子上（拼图碎片：DNA碎片）。这些碱基有四种“风味”：腺嘌呤(A)胸腺嘧啶(T)胞嘧啶(C)和鸟嘌呤(G)。这些简单部件就能携带所有的信息，可以造出果蝇、橡树、人及其他所有生命。此前的研究表明，这些碱基在分子中像一叠薄饼，每两层之间相距0.34纳米1（拼图碎片：碱基位置）。此外，没有更多DNA构成的信息。
DNA分子成分：磷酸盐、脱氧核酸（一种糖）、4种含氮碱基(腺嘌呤(A)鸟嘌呤(G)胞嘧啶(C)胸腺嘧啶(T))
研究者发现了另一个激动人心却令人困惑的线索，这让事情变得更加复杂。DNA的碱基比例总是一定的：A和T的量总是一样，C和G的量总是一样——虽然各物种中A/T和C/G的比率不同（拼图碎片：碱基比例）2。大家还不清楚这到底意味着什么，但明白：DNA三维结构的假说，必须能够解释这个奇怪的观察。
发现这3块拼图碎片的那段时间，越来越多的物理学家和化学家希望能运用自己的知识和技能，理解生命的物理基础。更加助力的是，科学家借助最新的技术突破，能够研究原子在分子中的位置。这些因素合在一起，为科学家拼完整DNA结构的拼图，提供了工具和洞察。科研突破的舞台已然搭建完成。
【小回顾】到现在为止，我们有了4块拼图碎片。
大竞争
在这场科学发现的大竞赛中，首先入场的是威尔金斯和富兰克林，然后是沃森和克里克。虽然他们的科学背景各不相同，但这四个人都意识到，理解DNA分子的部件如何组合，会为生命如何运作提供重要信息。他们中的每个人都希望是自己在第一个解决拼图难题的团队中。威尔金斯和富兰克林在伦敦大学一起工作，克里克和沃森在剑桥大学合作——但还有其他的科学家也在打DNA的主意，好多科研组都认识到DNA的三维结构触手可及，因此竞争很激烈。莱纳斯·鲍林（Linus Pauling）也带领着一个团队研究DNA结构，他在不久后因为发现蛋白质复杂的分子结构获得诺贝尔奖。这么多人都在探究这个问题，这项研究打一开始就是一场竞赛。这幅拼图已经完成边缘，但谁能最先填入所有的碎片？
原子和X射线：看到晶体里面去
核物理学家莫里斯·威尔金斯加入这场DNA的竞赛，纯粹是因为运气。结束曼哈顿项目中的原子弹研究后，他希望自己的工作更和平一些，于是他转而研究生命的物理基础。他接受了伦敦大学的一个职位，转到生物物理学，这个领域当时正在快速发展。刚开始不久，他恰好参加了一个会议，一位生物化学家在会议上分发了高质量的DNA。威尔金斯拿到了样本，这可真够幸运的。当然，他当时并没觉得这有什么了不起：样品黏糊糊的，“就像鼻涕”（据他后来形容）。然而，也正是由于这份样品带有长的完整DNA分子，它对揭示DNA结构起到非常关键的作用。获取这么完整的样品在当时并不容易。雷蒙德·高斯林（Raymond Gosling）是威尔金斯实验室的一位博士生，他建议用X射线衍射这种新技术对DNA做一次新的观察。

雷蒙德·高斯林，伦敦大学的一位博士生
X射线衍射是20世纪前半叶开发出来的一项新技术。它让解决DNA结构问题成为可能。
这种技术作用于晶体。晶体是
一种
规律性重复的分子。当X射线瞄准并穿过样品，射线被样品中各个位置上的原子衍射到各个方向。X射线最终的方向被记录到一张胶片上。因为X射线必须闯过多层原子，所以，晶体中原子排列相似就很重要。如果不是这样，X射线就会相互重叠，看起来就会模糊不清。然而，如果结构是有重复的排列，就会留下鲜明有规律的点。不同的结构会衍射的X射线各不相同。

尽管科学家不能直接观察晶体中的原子，他们可以从X射线衍射的规律中反向推导并重建三维结构。这就像是看一个人的影子，猜测他有多高。取决于太阳的角度，阴影可能长些或短些，但如果你能够比较一天中的很多图片，最终就能知道这个人有多高。统统的，科学家比较很多“阴影”（X射线衍射规律），辨认晶体中原子的排列。
虽然DNA“看着”并不像是晶体，高斯林还是希望尝试用X射线来观察。威尔金斯和高斯林知道，DNA结构或许不规律，从而无法产生清晰可分辨的X射线规律，但事实上，这团样品之所以粘稠，就是因为它含有很多又长又细的完整DNA晶体。1950年夏天，威尔金斯和高斯林发现，DNA“的确”有一种规律的结构（拼图碎片：晶体结构），也就是说X射线衍射是解决结构问题的关键。图案甚至已经暗示了基本结构的样子。尽管有个别模糊的点令人困惑，但影像已经显示出，基本结构扭曲着，是个螺旋（拼图碎片：整体结构）——虽然还不知道磷酸盐、糖、碱基是如何排列到这个螺旋上的。
这幅X射线衍射规律图是高斯林和威尔金斯在1950年拍摄的，显示了DNA确实有晶体结构
【小回顾】到现在为止，我们有了6块拼图碎片。晶体结构和DNA整体结构这两片拼到了一起。
传递拼图碎片
威尔金斯和高斯林的结果振奋人心，值得到科学共同体中进行交流沟通。研究者时常会与他人分享自己的发现和观点，如此，其他人就能够来评估这些发现和观点，并在此基础上继续前进。参加科学会议是直接沟通交流的方式之一。1951年5月，威尔金斯到意大利展示他的结果。在那里，一位科学家受到这些线索激励，决定加入发现DNA结构的竞赛。
当时，詹姆斯·沃森还在那不勒斯海洋站学习生物化学，但他的业余时间都花在研读基因以及可能组成基因的分子。沃森起初是研究鸟类的，研究生时期转到了基因研究上。在他看来，理解基因才能真正理解生命如何运作——而所有的最新证据显示，基因是由DNA组成的。所以，当威尔金斯展示自己的发现——这是那个时期关于DNA结构最详尽的信息——听众席上的沃森听得兴趣盎然。他从威尔金斯的结果中推断，DNA结构是有重复规律的，如果能找到产生这种规律的原因，就能解开结构本身的奥秘。

1949年的詹姆斯·沃森
受这些线索的鼓舞，沃森决定投入全部的时间和精力，去了解DNA结构。起先，他希望能加入威尔金斯的实验组——但威尔金斯腾不出地方。于是在1951年的秋天，他加入了另一个在剑桥大学的专业做X射线衍射的实验室。在那里，他与弗兰西斯·克里克分享了威尔金斯和高斯林关于DNA的线索。随后，克里克和沃森结伴，加入发现DNA结构的这场竞赛。
克里克和威尔金斯一样都是物理学背景。第二次世界大战期间，他利用自己的科学训练，设计研发水下地雷。战后，他对生命的物理基础产生兴趣，于是加入了剑桥大学的生物实验室。克里克对蛋白质结构的研究刚开始不久，就被沃森的到来打断了。

50年代的弗兰西斯·克里克和詹姆斯·沃森
沃森对DNA的热情极具感染力。沃森看到别人发表的论文中猜测基因可能由DNA组成，他觉得很有道理。当时他还不知道，别人已经猜到DNA是一个螺旋结构，威尔金斯的展示让他意识到，解开DNA的结构谜题应该不难。沃森把证据分享给克里克，克里克最终决定亲自加入这场竞赛。
富兰克林参与争夺
克里克和沃森在剑桥结为搭档。与此同时在伦敦大学里，威尔金斯的团队也在发生变化。最初的发现振奋人心：他们了解到DNA有规律性的结构。但他们没搞清楚这个结构到底是什么，所以需要专家的帮助，来改进X射线衍射的结果并作解读。巧的是，精通X射线衍射的科学家罗莎琳德·富兰克林刚加入了这个实验室，她对源自生物的杂乱结构有丰富的经验。富兰克林刚刚完成了一项重要的研究，她用X射线衍射分析煤——古代澡泽类植物的压缩遗留物。富兰克林被要求在DNA项目上发挥自己的专长。她对此立刻展开了丰富的想象。
1954年，工作中的罗莎琳德·富兰克林
富兰克林开始和研究生雷蒙德·高斯林一起工作。鼓励威尔金斯用X射线衍射来研究DNA样品的，就是他。1951年夏天，富兰克林把自己开发的X射线衍射技术教授给高斯林。他们把高质量的DNA样品置于各种湿度环境。在干燥环境下，DNA束开始变厚，X射线的图案对比强烈，呈现出明显的斑点；随着环境的湿度增加，这些束散开，图像成了清晰的“X”型。

两种DNA形态的X射线衍射图像：左边是形态A, 右边是形态B
两种不同的图案说明，DNA有两种形态：形态A不带太多水；形态B中，水分子附到DNA上，DNA因此散开（拼图碎片：水分子的吸引）。威尔金斯和高斯林之前得到的DNA首张X射线图像对比度高，但有一些模糊斑点令人困惑。富兰克林和高斯林最新的图像解释了其中原因：之前的图像是两种形态混在了一起。
伦敦大学团队发现了DNA结构几个重要的线索：DNA是晶体，至少它有一种形态是螺旋状的，可以吸附很多水分子。富兰克林的进一步发现，又拼接起了几个现有的拼图碎片：DNA亲水，所以磷酸盐（吸引水）必然在螺旋的外侧（拼图碎片：磷酸盐的位置）。伦敦团队有了不错的开始，但他们马上会面临来自另一个团队的严峻挑战，那个团队用了不同的方法。

【小回顾】到现在为止，我们有了8块拼图碎片。确定磷酸盐在外侧后，DNA成分、水分子的吸引都能拼到一起，我们有了一个5块的局部拼图。

搭建模型
克里克和沃森想研究DNA结构，但他们无法像威尔金斯和富兰克林那样使用X射线衍射做研究。其一，克里克是威尔金斯的朋友，他不想侵犯威尔金斯的领域；其二，沃森和克里克没有高质量DNA样品可以拿来做X射线衍射。但沃森和克里克有他们自己的研究方法——他们通过搭建物理模型，看这些原子如何组合在一起，从而建立对DNA结构的假说。

今天，我们很容易就能买到分子建模套装。沃森和克里克当年没有现成好用的工具，他们的模型是由金属线和金属片组成的
今天，几乎所有化学课堂里都能看到圆球和小棍。但在1951年，只有最好的实验室才配备这些。二十世纪上半叶，化学经历艰难困苦的研究，终于发现了原子的大小、原子之间键的数量、这些键之间的角度。沃森和克里克使用的模型包含所有这些信息。模型灵活且准确，因此他们可以快速尝试不同的结构，快速分辨是否和已知的化学键合相符。因此，建模是形成分子结构假说的好方法，毕竟分子太小而无法直接观察。
化学家莱纳斯·鲍林
（Linus Pauling）使用模型，发现很多蛋白质里都有螺旋结构，这鼓舞了沃森和克里克。
鲍林
先有X射线衍射的数据，然后把球-棒模型搭建作为一种得出答案的捷径。这比单纯用X射线数据要快得多。这种方法的成功，启发了沃森和克里克去做相同的尝试。


莱纳斯·鲍林和蛋白质中的螺旋结构模型
一开始错了
克里克和沃森尝试搭建模型，他们需要DNA的数据作为起点。分子模型建立可行，是因为它帮助研究者探索分子结构的各种假说，看哪一种假说符合我们关于原子组合的知识，同时还符合DNA这种特殊分子结构的相关证据。而DNA结构的证据，主要来自威尔金斯和富兰克林的X射线衍射。
克里克和沃森很幸运，因为
科学工作的标准流程
就包含交流证据和结果。和DNA结构有关的分享，他们都很关注。沃森一听说富兰克林要在伦敦大学的讲座分享结果，就制定了计划过去。富兰克林在讲座中展示了DNA形态A和形态B的X射线衍射图案，并讨论了形成两种图案似乎是由于DNA分子周围的水量不同。基于衍射图像中的图案，她描述了DNA中原子的间距。沃森听得兴趣盎然，但第二天当他见到克里克并讨论富兰克林的分享时，他已经忘了其中一部分。特别是，他不记得富兰克林提到分子周围的水量。尽管如此，克里克对X射线衍射有经验，他认为可以把这些碎片拼起来了。他们认为，
现有证据已经足够
建立一个DNA结构模型了。

他们搭建的模型里，镁离子连接了三条扭曲的糖-磷酸盐的长链，碱基从中轴翻向外侧。沃森和克里克激动地邀请威尔金斯、富兰克林、高斯林来看这个模型。富兰克林到了以后，迅速发现沃森记错了一些事情，特别是忘记了周围的水量，DNA晶体所含的水量是这个模型所允许至少十倍。而且，并无证据显示DNA分子含有镁元素。如果DNA包含镁元素，那么水就会亲近镁离子并把分子撕开。显然，沃森和克里克用金属-线模型形成的这个假说并不符合DNA的已有证据。这个假说必须放弃。
沃森和克里克模型错误地将碱基放到DNA外侧，内侧的磷酸盐由镁离子或钙离子连接

意外得来的图像
沃森和克里克回去搭建模型。与此同时，富兰克林继续拍摄X射线图像并分析结果。她和高斯林专注于A型DNA，并创建了很多清晰的图像，发掘出更多DNA结构的线索：组成分子的重复单元的尺寸、这些单元的对称性。他们发现，DNA晶体上下翻转或左右翻转，看起来是一样的（拼图碎片：对称）。
X射线图像需要较长时间曝光——有时长达100个小时——因此富兰克林和高斯林偶尔会留DNA连夜曝光。1952年5月2日的早上，当他们回到实验室时，发现DNA在夜里吸收了水，他们得到其实是B型DNA的图像。这张图片对比异常强，展现出明显的“X”形，之前认为这和螺旋结构有关。这张图片证实DNA的碱基是像薄饼一样叠上去的，每层相距0.34纳米，显示螺旋每一个螺旋周期里有10层碱基（拼图碎片：每一个螺旋周期的碱基数量）。甚至还显示了螺旋的直径大约为2纳米（拼图碎片：直径）
。由于这是他们拍的第51张图像，他们称它为B 51。他们把它放到一边，决定在解决A型DNA结构后再回来理解它。

富兰克林和高斯林拍的X射线衍射图B51


【小回顾】到现在为止，我们有了11块拼图碎片。发现对称很重要，剩下2块（碱基比例恒定和DNA携带遗传信息）暂时还没拼上。

人际冲突
富兰克林和高斯林忙着收集更多证据，克里克和沃森专注于建立新的假说，看起来，解开DNA难题似乎指日可待。但这时候发生了一场人际冲突，它迅速改变了事情的发展轨迹。富兰克林从进实验室开始，就和威尔金斯争抢对DNA的研究。一开始，他们的老板要求威尔金斯把项目转交给富兰克林——所以威尔金斯把所有高质量的DNA样品都给了她。后来，威尔金斯决定自己
还是要继续这项研究。但富兰克林既然开始了就不想被排挤在外。就这样，他们之间产生了一种紧张气氛，双方都不开心。拍完图像B51后，富兰克林告诉她的老板，自己想离开实验室。这么一来，她带的学生高斯林就
没有了博士生导师，他感到
很沮丧，决定向威尔金斯寻求建议。去找威尔金斯时，高斯林带上了一份关键证据：B51图像。



富兰克林从威尔金斯那里拿到这些装有高质量DNA样品的瓶子
一直以来，威尔金斯本来就对B型DNA更感兴趣，所以他特别关注这幅清晰且富含信息的图像。当月过后几天，沃森来伦敦参加论坛。结束后，威尔金斯和沃森一起吃饭，并给他看了富兰克林拍摄的这幅美丽的B型DNA图像。沃森已经从克里克那里学会了如何解读螺旋造成的X射线图案，他当下意识，这张图是螺旋结构的明显证据——他一直以来就觉得该是如此，同时它还给出了其它线索，能帮助沃森和克里克把所有拼图碎片拼接到一起。为了避免犯之前的错误，沃森这次问了威尔金斯更多的细节，而且全都写了下来。
发现的竞赛
沃森回到剑桥后，把最新的结果告诉了克里克，于是他们把这个信息应用到球-棒模型上。沃森试图建立一个模型，模型里只有两条磷酸-糖-碱基的链在一起。他考虑基因应该成对出现，因为大多数生物有双亲。沃森和克里克还决定试着将两个碱基朝向一对链的中间。据沃森后来回忆，他们之所以会这么尝试，只是因为他们还没有试过这样做，虽然富兰克林给了他们很好的理由为什么碱基在分子里侧而磷酸在外侧吸引水。他们二人都惊讶地发现，两股碱基向内的新模型很好地吻合了沃森与威尔金斯吃饭时记下的线索。但考虑双螺旋结构不只有沃森和克里克——富兰克林二月十日的笔记显示，她也开始考虑B型DNA可能是双链螺旋。
当然，因为这些结果是她的产出，所以只有她有全部的数据——而沃森和克里克继续工作就需要更多的信息。科学中，研究者间歇性地在期刊发表中分享最新发现。但富兰克林的结果太新了，还没来得及经过同行审查并发表。但沃森和克里克却从其它渠道了解到了更多富兰克林的研究成果，事情是这样的：富兰克林的实验室由医学研究委员会资助，委员会要求受资助人每年年底报告工作进展，于是富兰克林把最新的发现全都总结在给委员会的报告里；这一类的报告理应保密，但沃森和克里克正好认识研究会里的一个人，他手头有这份报告并乐于分享。克里克看到报告中的证据，也看到了富兰克林描述的晶体对称性，同时知道她遗漏了什么。如果DNA晶体能够上下左右翻转看起来一样，那么两条主干必须呈相反方向。
这时候，富兰克林也得出结论，认为DNA是两条链的螺旋结构，有两条相互交错的磷酸糖主干。知道了主干的形状，但碱基仍然无解。她从X射线图像的细节中知道，磷酸在螺旋的外侧，这就说明，碱基要朝向中心。但它们是怎么合到一起的？每个碱基大小不一，但磷酸糖链的螺旋平顺均一。链内侧的碱基如何匹配，才不会互相触碰或排挤？她很确定DNA有独特的碱基比例——这是富兰克林开始研究DNA前就被发现的——但她不明白这条线索意味着什么。到了二月二十三号，她的笔记中显示，她意识到，如果A和G能互换，C和T能互换，那么A和T的数量一致，C和G的数量一致。她越来越靠近真相了——但她还没能拼出完整的假说。同一时间，沃森和克里克在剑桥，面对同样的难题 …
竞赛的终点线
沃森和克里克也卡在如何处理碱基上。起初，沃森考虑A-A、C-C、T-T、G-G这样来组合。但各碱基尺寸不一，这么组合的话，磷酸糖这条主干会东突西翘，不可能那么平滑地转弯，所以这个假说必须放弃。后来，化学家杰瑞·多诺霍（Jerry Donohue）从美国来访，他带给沃森和克里克一个关键的证据。按照那个年代大多数化学教材中碱基里氢原子的位置，A（腺嘌呤）和T（胸腺嘧啶）无法匹配，G（鸟嘌呤）和C（胞嘧啶）也没法组合。多诺霍告诉沃森，教材上的信息已经过时，科学家经研究对碱基加深了了解，其中一个氢原子更可能在其它位置上（拼图碎片：碱基的形状）。事实上，基于其它几条证据线，多诺霍认为碱基有可能是沃森还没有试过的形状。
来访的美国化学家杰瑞·多诺霍提供了关键的证据。他说大多数教材上T(胸腺嘧啶)和G（鸟嘌呤）的形状是错的。注意图中高亮的氢显示了位置变化
沃森试着将新的碱基形状放进他和克里克建立的模型中。2月28日，他用纸剪出每种碱基的形状。突然间，他看到了答案：A和T能连接、G和C能连接，而且A-T对和G-C对的分子长度相同！如果这样连接，碱基就不会互相排挤。克里克意识到，如果碱基这样成对出现，还可以解释神奇的碱基比例：A=T, G=C。突然间，为什么碱基对要在分子中间而两条糖磷酸要在外侧，也显得无比合理。他甚至还能大概猜到，一条主干如何拷贝到另一条上：因为每个碱基的搭档不会变，一条主干的碱基顺序严格决定了新主干的碱基顺序。不到一周时间，沃森和克里克解决了DNA分子结构假说中的各类细节问题。
一旦知道了碱基的正确形状，沃森就知道A-T、G-C是怎么配对、怎么建立弱氢键的。一开始，沃森和克里克猜测，G和C之间有两根键，但其后发现还有第三条键
感激与亏欠
沃森和克里克在1953年4月的《自然》期刊上发表了他们认为的DNA结构
3
。同一期刊物上，威尔金斯、富兰克林、高斯林及同事呈现了他们收集的证据
4
，支持沃森和克里克的假说。就这样，有关DNA结构的证据和假说进入科学文献，其他研究者可以在此基础上开展工作。

这些文献里的结果来之不易。
科学家经常使用他人的数据和观点，但他们需要承认受到启发并感谢提供者。
这让科学能够在已有基础上更进一步，同时过往每个科学家的个人贡献能得到承认。
克里克和沃森在论文中引述了很多他们研究DNA结构时候收集的证据，却没有引用激发他们关键洞见的数据——富兰克林1952年给医药研究委员会的年度报告。
这份报告应该是保密的，富兰克林从未给沃森和克里克使用这些数据的许可；
如此关键的作用
，而他们在对DNA结构发现的科学记录（那篇论文）中却没有感谢富兰克林或引述B51图像证据。回头看，克里克和沃森承认他们亏欠了富兰克林。克里克说“所有真正关键的实验结果，是那些DNAX射线衍射图”，它们都来自富兰克林的实验室；沃森之后也承认，如果没有富兰克林收集的数据，就不会有他们的发现。

不给重要证据予以全面承认和引述，严重违反了科学道德。
克里克和沃森的科学职业都非常成功，但他们是否公正做事的问题一直跟随着他俩。在接受采访或面对公众时，他们经常被问到他们当年的选择以及富兰克林在他们最著名的发现中所起的作用，他们必须忍受科学共同体的审查和审判。


另外还值得一提的是，富兰克林是妇女参与科学的先行者。富兰克林研究DNA的时候，物理学只有不到5%的博士学位授予妇女。富兰克林从来没有报告自己收到歧视（除了不允许和她的男性同事在资深公共室内用餐），但她确实担心过自己的工作会因为性别不受重视。我们无法得知，如果社会环境对女科学家更公平一些，DNA结构的发现以及功劳归属或许会有不一样的故事。
DNA的今昔
揭秘了DNA结构后，四位研究者各自上路，继续研究基因学和分子生物学。威尔金斯、沃森、克里克继续收集DNA结构的其它证据，研究DNA如何自我复制、DNA分子中携带的基因密码。遗憾的是，富兰克林的研究生涯很短，她死于癌症，距离《自然》期刊那篇里程碑意义的论文发表还不到五年。因此，富兰克林错过了很多颁发给发现DNA结构的荣誉，或许她还错过了诺贝尔奖，因为诺贝尔奖只颁给在世的人。
从左开始，1956年的罗莎琳德·富兰克林、80年代的詹姆斯·沃森、80年代的弗朗西斯·克里克、90年代初的莫里斯·威尔金斯。富兰克林于1958年去世，克里克和威尔金斯于2004年去世
尽管富兰克林较早去世，她和其他几位完成的工作在科学史上永远占有重要一席。他们半个世纪以前的观点和发现，今天仍然是基因研究者开展工作的基础。今天的前沿技术，例如DNA指纹、基因工程、基因测序，都能回溯到伦敦大学的X射线衍射和剑桥大学的模型。如果再往回看，是发明X射线衍射技术的研究者，他们为威尔金斯、富兰克林、沃森、克里克搭建舞台，参与发现双螺旋的竞争。关于DNA还有很多未解答的问题，DNA结构仍然是很多新发现的重要证据。
DNA结构的发现，为基因研究及其应用打开了一扇窗
人们常把发现DNA结构归功于沃森和克里克。讲述这个背景故事，就是想强调其他一些研究者的付出。这里的关键，是信任他人已发现的线索。当然，这是科学的常态，不止发生在这一个故事里。科学工作过于宏大，涉及的观点多且复杂，无法完全由一个人独立完成。即使有极少数科学家每天独自工作，他们也是把科学共同体积累的知识作为起点，在这之上添加自己的发现。因为科学的合作本质，沟通分享拼图碎片，在很多科学发现上都扮演了关键角色。我们看到，在发现DNA结构的竞争中，科学发现并非出自极个别杰出和幸运的个人，而是通过一个多元化团体的共同努力。
拓展阅读
  • 通过故事，我们强调科学共同体及其期望在推进科学前进中的作用，回顾这个话题，阅读“科学的社会性：一群人在努力”（公众号回复 5.0）
  • 大多数科学观点的信息来自多条证据线，DNA结构也不例外。对于遗传、生物实验、化学实验及其它很多的观察，为投入研究提供线索。更多了解科学中的多条证据线，阅读"竞争观点：与证据完美契合"（公众号回复 3.10）
  • DNA太小了，我们无法直接用肉眼观察。幸运的是，科学家经常能用使用工具（例如X射线衍射）来延伸和精细化我们的基础感官。更多了解，阅读“超越肉眼观察”（公众号回复 3.4）
  • 当威尔金斯将自己的结果和共同体分享，他激励其他研究者来研究这个问题。回顾科学共同体内部交流的多种功能，阅读“科学共同体内部分析”（公众号回复 3.13）
  • 科学的一个关键特征是它依赖证据。例如，当沃森和克里克第一次尝试建构DNA结构时，假说和现有证据不相符。这个观点被反驳或修改。了解更多，阅读“科学依赖证据”（公众号回复 2.5）
  • 富兰克林和高斯林得到B51号图像，纯粹是个意外。它给这场DNA结构的竞赛带来了深远的影响。了解更多科学中的各种偶然性，阅读“意外的故事”（公众号回复 意外）
  • 发现DNA结构的竞赛，以在期刊发表论文而结束。了解为什么论文发表是科学工作的重要部分，阅读“发表还是走人？”（公众号回复  3.14）
  • DNA为很多现代科学和医药突破奠定基础，想要了解更多，阅读“科学为你做了什么？”（公众号回复 7.0）
  • 沃森和克里克发表的论文中，没有引述得出假说的关键证据。了解更多为什么引述在科学中这么关键，阅读“科学文化：彼此的重要期望”（公众号回复 5.4）
  • 要解开双螺旋结构的问题，此前做的研究和技术准备有哪些，阅读“科学技术的快速发展”（公众号回复 7.3）
  • 解开DNA结构之谜是一个科学工作的典型案例。想要了解更多，因为具备什么特征，这项工作是科学，阅读“对比清单：发现DNA双螺旋结构是科学么?”（公众号回复 科学清单DNA）
参考文献：
1
Astbury, W.T. 1939. X-ray study of thymonucleic acid.
Nature
141(3573):747-748.

2
Chargaff, E. 1950. Chemical specificity of nucleic acids and mechanism of their enzymatic degradation.
Experientia
6(6):201-209.

3Watson, J.D., and F.H.C. Crick. 1953. A structure for deoxyribose nucleic acid. Nature 171:737-738.
4Franklin, R., and R.G. Gosling. 1953. Molecular configuration in sodium thymonucleate. Nature 171:740-741.
5In 2005, that number was closer to 30%. Ivie, R., and K.N. Ray. Feb, 2005. Women in physics and astronomy, 2005. American Institute of Physics. Retrieved July 3, 2008 from http://www.aip.org/statistics/trends/reports/women05.pdf
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