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科学与艺术的结合仅限于科普吗,艺术能否推动科学进步?

青铜马弓手
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举一个大家耳熟能详的例子——DNA 双螺旋结构。人人都知道 DNA,一提到它,大家可能会想到两位发现者,詹姆斯·沃森(James Watson)和弗朗西斯·克里克(Francis Crick)。他们也凭借这一发现,在 1962 年拿到了诺贝尔奖。

他们DNA双螺旋结构的论文发表在1953年的nature[1],全文只有一张图,就是左边那个经典的DNA双螺旋结构图,这个在不少书里都出现过。

1953年关于DNA结构发现的文章

但是,这幅图却是一个女艺术家奥迪尔·克里克(Odile Crick)画的,下图左[2]

Odile Crick和Francis Crick

下图是这个DNA双螺旋结构的说明[3],此图正式出自Odile Crick之手,而她是DNA结构发现者之一Francis Crick的妻子。

文章里的DNA双螺旋结构
注释8:Odile画了这张图

Odile本身是一位专业的艺术家。她的贡献是把James Watson和Francis Crick抽象的铁丝铁板模型转化成了线条简洁且比例合理的图示。这幅图让科学界一眼就能理解 DNA 的结构,对DNA结构的传播起到了推动作用。

另外,DNA结构的发现本身也带着艺术的创造感。

谈这个之前,我们要先聊Photo 51。这张照片是1952 年,Rosalind Franklin 拍下了一张 DNA 的 X 射线衍射照片[4] ,这张照片看不到分子的具体形状,但从投下的花纹中可以看到 照片中央清晰的X型条纹,意味着这个分子是螺旋状的。

DNA 的 X 射线衍射照片

而且花纹的间距还能推断出DNA 螺旋每转一圈大约 3.4 纳米,而每个台阶的间距约为 0.34 nm。

知道了大致结构以后,那每一个台阶上应该怎么摆设碱基呢,Chargaff 法则给出了DNA 中的碱基配对的规律[5]

但有了这些规则还不够,还需要解决一个几何难题,这个就有点艺术创造了。

James Watson和Francis Crick需要确定碱基配对如何在空间里摆放,才能既稳定,又符合 photo 51 给出的参数。所以,他们亲手搭建模型,用铁丝和铁板把分子片段做成零件,像拼积木一样反复尝试。直到他们拼出两条链子反向排列,而且能严丝合缝地咬合,并能拧成双螺旋的结构。那一刻,他们才确定找对了[6]

James Watson 和 Francis Crick 的 DNA 模型

后来Francis Crick的妻子,又把他们的铁丝和纸板模型转化成了线条简洁且比例合理的图示,帮助了DNA工作的传播。

好了,写到这里~

参考

  1. ^Watson JD, Crick FH. Molecular Structure of Nucleic Acids: A Structure for Deoxyribose Nucleic Acid (PDF). Nature. April 1953, 171 (4356): 737–8
  2. ^https://www.nytimes.com/2007/07/30/science/30crick.html?ex=1343448000&en=f0da434e0cc6404b&ei=5088&partner=rssnyt&emc=rss
  3. ^https://labgenmol-fo-unam.com/wp-content/uploads/2019/03/annotated-version-of-watson-and-crick-paper.pdf
  4. ^https://en.wikipedia.org/wiki/Photo_51
  5. ^https://en.wikipedia.org/wiki/Francis_Crick
  6. ^https://www.sciencehistory.org/education/scientific-biographies/francis-crick-rosalind-franklin-james-watson-and-maurice-wilkins/
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黄河边儿
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