女科学家传奇:晶体学领域闪耀的明星

来源: 赛先生

发布日期: 2014-11-29 18:05:16

本文讲述了晶体学领域中女性科学家的贡献和挑战,强调了女性在科学历史中的重要角色,并探讨了当前女性在科学领域中面临的挑战和机遇。

著名英国女晶体学家朱迪思•霍华德如是说。如今,国际晶体学联合会杰出晶体学家的在线名单中超过90%为男性,然而,100年前晶体学建立之初,情况却并非如此……1912年马克斯•冯•劳厄、1913年威廉和劳伦斯•布拉格父子,分别进行X射线衍射实验,现代晶体学发轫。此后冯•劳厄于1914年、布拉格父子于1915年获得诺贝尔奖,晶体学几乎对科学每一分支都产生了影响。

2004年,当著名的英国晶体学家朱迪思•霍华德被布里斯托大学授予荣誉学位时如是说。大约15年前,霍华德受邀应聘英国杜伦大学结构化学研究职位时,曾遭人构陷,她之前的博士生导师、诺贝尔奖获得者多萝西•霍奇金鼓励霍华德不要在意此类评论。霍华德获得了这一职位,建立了世界上领先的低温结构化学实验室,当选皇家学会会员,并成为杜伦大学生物物理研究院的创始院长。

无论存在怎样的差别,女性晶体学家事实上还是少数派。

但是,当我们庆祝国际晶体学年时,这些杰出成就获得者的传承以及这个领域的文化和社会评价是值得我们探究的。在晶体学先驱中,女科学家也位列其中。一个世纪前,当威廉•布拉格和他的儿子劳伦斯发现X-射线衍射时,1922年凯瑟琳•朗斯黛耳受到邀请在其实验室工作。

在皇家研究院,朗斯黛耳证实了苯环的结构、进行了金刚石结构研究,1945年成为当选英国皇家学会会员的两个首位女性之一,并被任命为伦敦大学学院的首位女性终身教授。

20世纪30年代,霍奇金是加入英国剑桥物理学家约翰•德斯蒙德•贝尔纳实验室的几个女科学家之一,和贝尔纳一起,她拍下了首张蛋白质结晶衍射图像。霍奇金有关青霉素和维生素B12结构的解决方案为她赢得了1964年的诺贝尔化学奖。

有两位女晶体学家获此殊荣:霍奇金和以色列科学家阿达•约纳特,后者在2009年获得诺贝尔奖。罗莎琳德•富兰克林在詹姆斯•沃森和弗朗西斯•克里克发现DNA双螺旋结构从而获得诺贝尔奖的过程中应当首先被铭记,正是她的DNA纤维X-射线衍射图促成了这一发现。

美国海军研究实验室的伊莎贝拉•卡尔勒开发了名为“直接法”的研究方法用于小于100原子的分子结构分析,这种基于估算X-射线反射阶段的应用统计研究大大拓展了可被分析物质的范围。女性的名字装点着这个领域的教科书和研究资源。多年来,朗斯黛耳一直编辑着《国际晶体学年表》,这些版本提供了晶格、对称性和空间群的信息,以及结构的数学、物理和化学数据。

1965-1997年间,剑桥大学的奥尔加•肯纳德建立了剑桥晶体学数据中心,一个国际公认的小分子结构数据资源库。

但是,普遍的猜测是,这些光辉形象在这个领域折射出的女性优势不过是一个假象。20多年前,美国布莱克斯堡弗吉尼亚理工大学计算晶体学家莫琳•朱利安对《世界晶体学家名录》的统计发现,国际上女性晶体学家的比例为14%(美国稍低)。

同时,美国物理学会女科学家的比例只有2%;朱利安推断说,数据表明这个领域遍布着女性研究者。如今,国际晶体学联合会杰出晶体学家的在线名单中超过90%为男性,其著名的厄瓦尔奖自1987年每三年颁奖以来,14位获奖者中有多德森这么一位女科学家(占7%)。

然而,我们有充分的理由相信,100年前晶体学建立之初非常欢迎女性的到来。

在朱利安1990年的一项研究中,追踪了从布拉格开始的科学谱系,透过这些男女同仁,共有50位女性晶体学家。布拉格的门生朗斯黛耳和贝尔纳,以及他们的学生哺育了包容、平等的实验室文化。这种谱系还在被发扬光大。例如,英国蛋白质晶体学家大卫•菲利普斯1955-1966年间在皇家研究院与劳伦斯•布拉格一起工作。菲利普斯招收路易丝•约翰逊做博士,当他1966年任教牛津大学时,路易丝也一同前往。

合作的精神气质归功于科学的本质,也同样归功于布拉格仁慈的遗赠。“一项科学研究,往往涉及6-8个学科,”利解释说,“一分钟前我还在和病毒学家交谈,下一分钟就是晶体学家,再接下来就是免疫学家。”对美国波士顿哈佛大学医学院利用结构技术研究先天免疫的吴皓来说,这种跨学科具有极大的吸引力,“刚开始时,我对其他女晶体学家一无所知,”她说,“吸引我的是,数学、物理和生物都在其中了。”

美妙的演进之域曾几何时,晶体学作为一门技术科学并不利于其声望的形成,有时被认为是女人的事,一些科学家(尤其是化学家)把它看作是实验室服务,而不是一门像样的科学。当霍奇金的团队1955年在牛津最终解决了维生素B12复合结构时,《纽约时报》却把这项工作作为剑桥大学亚历山大•托德的成就大加鼓吹,和他在《自然》杂志发表的有关B12化学分析的论文相比,霍奇金牛津团队的论文则更早一些。

现代晶体学已经非常不同了,大部分的试错过程已经完结,几乎所有的X-射线衍射分析流程都可以自动完成,研究转而聚焦结构特征的意义和关系,而不只是结构本身。“现在,在高影响力杂志上仅发表一个结构已经不可能了。”德国海德堡大学生物化学中心生物化学和结构生物学教授伊姆加德•辛宁说。辛宁研究蛋白质靶系统,获得了刚刚揭晓的德国顶级研究大奖——戈特弗里德•威廉•莱布尼茨奖。

“晶体学在过去20年里得到了飞速发展,”她说,“比起结构问题,破解分子机制要花更多的时间。”

如今,她的实验室招收更多的生物化学家而不是化学家,其中一半是女性。总体上,女性晶体学家的数量在攀升。从各种科学会议的演讲者名单分析:2013年8月召开的欧洲晶体学会议上,27%的发言者是女性。与之相比,2013年欧洲物理学年会高能物理会议有21%女性演讲者;2013年国际免疫学会议则占到43%。

在物理学和生命科学领域,进入研究职业生涯的女性不断增长。但最近的证据也显示,比起他们的男同事,女性达到研究巅峰仍然更加困难。

晶体学领域成功女性的闪光榜样鼓舞和支撑着年轻同行,但年轻学者在她们向上进阶的过程中仍然面临太多的障碍。晶体学的目标应当是把布拉格机会平等的遗赠发扬光大。

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