1898年2月25日,威廉·阿斯特伯里William Astbury)出生于英国朗顿。阿斯特伯里最早开始用X光衍射研究生物分子。揭秘DNA结构离不开他于1937年迈出的第一步。他对角蛋白的研究,是莱纳斯·鲍林发现α螺旋的基础。
早年教育
阿斯特伯里是七个孩子中的老四。他的父亲做陶器,把一家子照顾得很好。如果不是因为获得了去朗顿高中的奖学金,阿斯特伯里可能也会成为一位陶艺匠人。高中的校长和副校长都是化学家,他们点燃了阿斯特伯里对化学的兴趣。阿斯特伯里获得了当地唯一的一份奖学金,去剑桥大学学习。两个学期后,学习被一战打断。战后,他完成了物理学专业的学习。
职业早期

从剑桥毕业后,阿斯特伯里跟随威廉·布拉格(William Bragg)工作。有不少同事日后成为著名科学家,例如凯瑟琳·朗斯代尔(Kathleen Lonsdale)、约翰·贝尔纳(J. D. Bernal)等。
阿斯特伯里对研究极富热情,研究过酒石酸等结构,在经典晶体学》(Classic Crystallography)期刊上发表过多篇论文。
1928年,阿斯特伯里到利兹大学任纺织物理学(Textile Physics)讲师。此后他一直在那里工作。
X射线衍射研究
在利兹,阿斯特伯里利用来自纺织工业的研究基金,研究了各种纤维结构的物质,比如角蛋白和胶原蛋白(羊毛的主要成分就是角蛋白)。这些物质的衍射图案,锐度没有晶体的高,但这些图案告诉人们结构大概的尺寸。20世纪30年代,阿斯特伯里发现,潮湿的时候,羊毛或头发纤维会明显拉伸,衍射图像变得大不一样。这些数据显示,未拉伸的纤维有螺旋分子结构,每5.1Å (=0.51 纳米) 重复一次。阿斯特伯里由此得出两个结论:(1)未拉伸的蛋白分子形成了一个螺旋(把它叫做α型);(2)螺旋拉伸后会散开,形成另一种形式(把它叫做β型)。阿斯特伯里的模型虽然细节上有点瑕疵,但本质上和现在我们所知的蛋白质二级结构α-螺旋、β-折叠一致。二十年后1951年,莱纳斯·鲍林(Linus Pauling)和罗伯特·科里(Robert Corey)发现了这些结构,他们沿用了阿斯特伯里对这些结构的命名。
阿斯特伯里研究的不止这些蛋白质。1937年,托比昂·卡斯帕森(Torbjörn Caspersson)从瑞典寄给他制备完成的小牛胸腺DNA。DNA的衍射图案表明,它可以推导出一个有规则的结构。阿斯特伯里设法获得了一些外部资助,聘用了晶体学家佛罗伦斯·贝尔(Florence Bell)。她发现“生命的开始,明显和蛋白与核酸的相互作用有关”。他俩1938年发表了DNA的X射线衍射研究,把核算描述为“就像一叠芬尼币”。
阿斯特伯里和贝尔还发现,DNA结构每2.7纳米重复一次,而碱基平叠,相互间隔0.34纳米。1938年,阿斯特伯里在冷泉港报告,蛋白质中的氨基酸在多胜呔链里也是一样相隔0.34纳米。(今天科学家普遍接受,B型DNA的碱基间距为0.332纳米)。
1946年,阿斯特伯里在剑桥的一次研讨会上做了论文宣读,他说“生物合成从最高层面讲就是把分子和分子之间搭到一起或分开,而我们这个时代生物学最大的发展可能是意识到,所有这些相互作用中,最基础的发生在蛋白质和核酸之间。” 他还说,核酸间距和蛋白质里的氨基酸间距“并不是算术上的巧合”。
阿斯特伯里和贝尔的这个结果很了不起,原因有二。首先,他们展示了X射线衍射技术可以用于DNA的规则结构——为后来莫里斯·威尔金斯(Maurice Wilkins),罗莎琳德·富兰克林(Rosalind Franklin)的工作奠定了基础,弗朗西斯·克里克(Francis Crick)和詹姆斯·沃森(James Watson)1953年发现DNA结构正是基于这些工作。第二,当时大家都认为蛋白质是携带基因的物质,DNA只是一个无聊单调的分子。1944年,奥斯瓦尔德·埃弗里(Oswald Avery)等人发现DNA可能是遗传物质*,理解这份工作重要的为数不多的人中,就有阿斯特伯里,他认为埃弗里等人的工作是“'我们这个年代最了不起的发现之一
*奥斯瓦尔德·埃弗里在《自然》杂志撰一篇短文《发现DNA构成基因》,回忆当年研究
图:发现DNA结构,就像是在完成一幅拼图。阿斯特伯里(拼图右下角的一块)贡献“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。”后文中提到奥斯瓦尔德·埃弗里发现“遗传物质原来是DNA”(拼图左上方的一块)。

预见分子生物学
阿斯特伯里向大学申请,新设一个系。1945年,他写给大学副校长:“所有的生物学,现在都在向分子结构这个阶段转移...所有大学的所有生物分支都经历这次转移,我建议利兹应该勇敢地来做引领。”大学理事会同意他建立一个新系,但不同意他用“分子生物学”这个名字,因为很多资深的生物学家感到自己的疆域被这个不请自来的物理学的阿斯特伯里侵犯到了。学校把这个新系设在一幢老大楼里。由于地板不平,科学仪器都会晃动,电力供应不太好,下水道也经常不通,需要大幅度整修;而更糟糕的是,国家医学委员会拒绝了阿斯特伯里的资金申请。尽管遭遇这些挫折,但新系还是成立了,且在之后做出了很多重要的发现。
阿斯特伯里预见了分子生物学的巨大影响力,并且把愿景传达给他的学生。学生曾评价:在他愉悦布道的热情下,实验室的普通日常都变成了一场伟大的历险”。
阿斯特伯里是一位很好的授课老师。他的写作,表达清晰且自然随和。埃斯特伯里喜欢音乐,演奏钢琴和小提琴。
资料来源:

https://en.wikipedia.org/wiki/William_Astbury
拓展阅读:

1.最富传奇色彩的,可能是阿斯特伯里的那件外套。外套材料,是他通过重新折叠分子链研发出来的新材料。他常常穿着它去讲课。可在书中读到:

Hall,Kersten(2014). The Man in the Monkeynut Cost: William Astbury and the Forgotten Road to the Double-Helix. Oxford University Press.

2.【真实的科学】发现DNA结构:竞争与合作 

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