饶毅：珍稀品种——杰出女科学家
饶毅：珍稀品种——杰出女科学家
2014-08-27 赛先生 生命科学研究快报
女性在20世纪大量接触科学，在科学界做出了重大贡献，但是越到高级科研岗位女性就越来越少，科学界组织领导职位也以男性占绝大多数。希望本文能起激励华裔女性打破玻璃天花板，突破女性在科学界发展的社会藩篱。
贾宝余 (中国科学院研究生院)
饶毅（北京大学教授、“赛先生”联合主编）
2014年女数学家第一次获菲尔茨奖，女性在诺贝尔奖的状况好多少？
一百多年来，女性的社会地位不能说没有改善。但是，她们在科学界的状况可以乐观吗？
因为居里夫人的故事几乎家喻户晓，使世人趋向于高估女性在科学界的地位，低估了女性在科学界面临的困境。事实上，虽然居里夫人一百年前就获得诺贝尔奖，但全世界迄今女性只有13人获14次诺贝尔科学奖。居里夫人一人获得两次（1903年的物理奖、1911年的化学奖），她女儿获1935年的化学奖。而全世界其他女性仅获一次物理奖（德裔美国物理学家迈耶MariaGoeppert Mayer，1963）；继居里母女之后，共有两位女性获化学奖（英国化学家霍奇金DorothyCrowfoot Hodgkin，1964）、以色列化学家阿达·约纳特(Ada Yonath，2009年）。
从1964年至今的半个世纪中，女性共获11次科学奖，其中10次皆在生理医学。
这种现实提醒人们：数学、物理和化学界女性的境遇有待改善。
女性在20世纪大量接触科学、进入科学界。女性在科学界做出了重大贡献，除13位诺贝尔奖得主外，数学的EmmyNoether、 物理的Lisa Meisner和吴健雄、生物的Rosalind Franklin都有杰出的贡献。但是，虽然很多专业大学本科生男女数量相似，研究生常常也接近，但是越到后来女性越少。国外到助理教授时，女性比例出现低于男性的现象，国内外科学界正教授女性常常明显少于男性。而女性仅占诺贝尔获奖总数的2%。1999年的统计数据，美国国家科学院女性占6.2%，日本学士院0.8%，英国皇家学会3.6%，瑞典皇家科学院5.5%，土耳其科学院14.6%，荷兰艺术与科学院0.4%。2007年，中国科学院和中国工程院的女院士不到5.5%。与此同时，科学界的组织领导职位仍以男性占绝大多数。无论是中国科学院、还是德国马普学会，都很少女性研究所所长。
在浩瀚的科学史上，本文撷取几个与诺贝尔奖有关联的女科学家，从科学上成功的女科学家之历程，看她们的异同、做科学的动力，也涉及家庭和事业的关系。希望本文能起激励华裔女性打破玻璃天花板，突破女性在科学界发展的社会藩篱。
单身女性，情有独钟
1902年6月16日出生的巴巴拉·麦克林托克（Barbara McClintock）是遗传学家。1983年她81岁时获诺贝尔生理学或医学奖，肯定她30多年前发现的基因跳跃现象（转座子）。
麦克林托克是由好奇心驱动而从事科学研究的典型。
终生致力于研究艺术创造原动力的精神分析学家菲利斯·格里纳克认为，巨大的才能或天才之花的必要条件是：在幼儿中发展 “对世界的强烈爱好。”幼年时代的麦克林托克有类似特质。她常对独特的事物具有一种“非常强烈的感情”，她对科学的热爱达到入迷的程度。她自述，在孩提时代，没有感到需要和任何人有感情上亲密的必要。自然世界成了她智力和感情活力的主要中心。通过阅读自然教课书，她获得了其他人从个人的亲密交往中所得到的某种了解和满足。青春期过后，她越来越明显有冲动要干“那种姑娘们不该干的事情”。对体育的爱好让路给对知识的爱好。“我喜爱知识，”她回忆道。“我爱知道各种事物。”在高中，她发现了科学。解答科学难题开始使她滋长着一种快乐。“我解答问题的方法常出乎教师的意料之外……我请求教师，‘请允许我……看我能不能找到标准答案，’而我找到了。那真是一种巨大的快乐啊，寻找答案的整个过程就是一种纯粹的快乐。”虽然她的母亲不支持她上大学，怕她嫁不出去，她坚持己见，其后也得到复员回家的父亲的支持。而她一生从来没有要结婚的感觉。
麦克林托克在大学期间的一些经历进一步激励、诱发了她的好奇心。1919年，麦克林托克入读康乃尔大学农学院。1921年秋，她上大学三年级的期中，选修了一门唯一向本科生开放的、她认为特别兴奋的研究生课程《遗传学》。当时很少同学感兴趣遗传学，他们大多热衷于农业学，并以此顺利就业。但麦克林托克却对遗传课很有兴趣，引起了主讲教师赫丘逊（CB Hutchuson）的注意。课程结束后，赫丘逊打电话给她说，我们还有专为研究生开设的其它遗传学课程，你要不要来选修。她知道作为一个学生，不仅自己感兴趣，老师也开始欣赏她了。老师的邀请进一步强化了她的兴趣。麦克林托克欣然接受了邀请，从此就非正式地获得了研究生的身份，并踏上遗传研究的道路。在大学三年级末，就完全走上了成为一个职业科学家的道路。后来，她在康奈尔大学植物学系注册正式为研究生，主修细胞学，副修遗传学和动物学。细胞学的染色体和遗传学的交叉研究就成为她研究的方向。
获得博士学位后，麦克林托克在康内尔大学农学院的试验地里种下第一畦玉米，开始进行基因研究。她没和人结婚，但是和玉米是终身相守。她用玉米做出了许多重要的发现。她42岁时当选美国科学院院士。此后她经过对玉米进行交配实验和实地观察，发现了“转座基因”。基因在染色体上作线性排列，基因与基因之间的距离非常稳定。常规的交换和重组只发生在等位基因之间，并不扰乱这种距离。在显微镜下可见的、发生频率非常稀少的染色体倒位和相互易位等畸变才会改变基因的位置。可是，麦克林托克发现单个的基因会跳起舞来：从染色体的一个位置跳到另一个位置，甚至从一条染色体跳到另一条染色体上。麦克林托克称这种能跳动的基因为“转座因子”（目前通称“转座子”，transposon）。20世纪50年代她把这个发现在一个理论框架下提出，认为转座是基因表达的主要调控机理之一。当时的科学界没有接受她的理论，对转座现象的重要性也没有很快意识到。有人嘲笑“她一定是发疯了”。在遭受冷遇的30多年时间里，她虽然为人们不接受她的理论而不高兴，并在1951年后她拒绝在工作单位冷泉港实验室作学术报告，但是她继续开展自己的研究。当动物中也发现转座现象后，科学界认可了她对DNA跳跃现象的发现，虽然她的基因表达调控理论不重要、也没有普遍意义。
麦克林托克“对生物的钟情”是她创造力的主要源泉。驱动她一生在生物学世界孜孜以求的主要力量，是她对自然科学、生命世界的巨大好奇心。她曾说过，“重要的是培养一种能力去发现一个异乎寻常的籽粒并使它可以被理解”，“如果（有什么事情）出了格，那必定有个原因，你就得查明这是怎么回事”。
“做科学与做母亲可二者兼得”
在获得诺贝尔奖的12位女科学家中，有几位终身未婚（麦克林托克、萝莎琳·雅洛、乐薇·芒塔琪妮），还有长期单身的。有的是性格所致，有的是因为女科学家受家庭和社会压力，难以兼顾家庭和事业。用一位女生物学家的话说“（对女科学家来说）婚姻不是他们所要考虑的事情。你若要献身于科学，那么你就要伪装起来，不能正常地装束打扮……你不能结婚；你不能有孩子。”
但这并不是做杰出女科学家的必要牺牲。居里夫人对家庭非常照顾。她结婚后一直给家里记账，为了长女的教育，她和朋友给一群小孩开了两年的课。她也讲究休闲。
科学与家庭不是非此即彼、互不相容的关系。J·R·科尔和 H·朱克曼在20世纪80年代研究发现，“对大多数妇女而言，科学与做母亲可二者兼得。” 居里夫人、迈耶、霍奇金的故事表明，科学研究与婚姻家庭呈互补关系，而且科学文化、科学精神可以在一个家族内部传承，形成科学家家族。有趣的是，获物理学和化学奖的4个女性科学家，都有科学家族。
马丽亚·居里（Marie Curie，1867-1934）是物理学家兼化学家。居里夫人的故事广为人知。但是通常是少年儿童版。她最早的流行传记是次女写的，一些艰难的、当时认为不利于科学家形象的材料给省略了，而有些特殊情况，当时没有看清，事后才清楚。居里夫人在巴黎的索邦念研究生第一年（1897到1898）非常有运气。这年她的研究奠定了自己两度诺贝尔奖，而且还生了一个三十年后会获诺贝尔奖的长女。有这样运气的人，世上不多见。她的课题是步发现X射线的伦琴和发现放射性现象的贝克勒尔后尘。居里夫人开始并没有一个雄心勃勃的计划，课题原创性不高。她到丈夫皮埃尔所在的巴黎市立工业物理和化学学院，拿到片子在全校找可以有放射性的材料。在这个过程中，她发现了钋和镭的原材料。她和皮埃尔两人的共同实验记录从1897年12月6号开始，到1898年2月17号就发现了钋的原材料。时间跨度一共只有两个月。1898年7月18号，居里夫妇的工作正式在法国科学院宣读，发现了钋，提出了放射性的概念。1903年，她获索邦的物理学博士学位。7月中旬，得知他们夫妇俩和贝克勒尔因为放射性而获当年诺贝尔物理奖。
居里夫人在研究生期间特别顺利，但她的一生却颇坎坷。她第一个恋人（KazimierzZorawski）的家长嫌她家穷不许他们结婚（她等待不成后去巴黎，他以后成为波兰著名数学家，一生后悔自己听了家长的话）。1903年诺贝尔颁奖时只请了皮埃尔演讲，没请居里夫人。1905年，皮埃尔出车祸去世对居里夫人是很大的打击，她曾有一年每天给去世的丈夫发寄不出去的信。1911年，居里夫人因发现元素镭和钋而获诺贝尔化学奖。但是，同年她和物理学家朗之万的恋情被曝光，化学奖委员会主席建议她写信表示“自愿”不领奖。她虽然坚持领奖，但其后因抑郁症，领奖后没有回法国而是到英国朋友家休养了约一年。1934年67岁的居里夫人去世逝于长期无防护地接触放射性物质导致的白血病。1935年她的长女爱琳和女婿获奖，爱琳先和外祖母一样患结核、59岁和母亲一样逝于白血病。居里夫人的次女伊婺是钢琴家、记者。1937年伊婺出版《居里夫人》一书，她丈夫曾代表联合国儿童基金接受诺贝尔和平奖。和她父母、姐姐、姐夫不同，她到2007年以102高龄去世。居里的科学家族通过长女的后代延续至今：外孙女HélèneLangevin-Joliot是物理学家（而且和朗之万的孙子结婚）、外孙Pierre Joliot是生化学家。
诺贝尔物理奖得主玛丽亚·苟帕·迈耶（Maria Goeppert Mayer）是德裔美国物理学家，她父亲是德国哥廷根的教授，她是家族第七代教授，她父亲从来不愿她做家庭妇女。哥廷根大学在20世纪初数学和物理都非常好，座右铭是哥廷根外无生活。玛丽亚·苟帕聪明、漂亮，从小在教授堆里长大，邻居里有大数学家希尔伯特，她的大学和研究生都在哥廷根，起初喜欢数学后来转成理论物理。她的博士论文委员会有三个诺贝尔奖得主。1930年获博士，并和美国人迈耶结婚后到美国定居。丈夫在大学做教授、系主任，而她三十年没有正规教职，只能兼职。但她喜欢科学，长期坚持研究，她说，“我工作多年，没有丝毫报酬，只是为了研究物理学时有着无穷的乐趣” 。她和多位教授合作，最初包括丈夫迈耶。四十年代她与德国物理学家汉斯·詹森等分别提出“核壳层结构”的解释，她写好文章以后，听说詹森等也有文章，要求编辑等詹森的文章到一道发表。其后，她和詹森联系，继续合作，1955年共同出版“核壳层结构基本理论”一书。1963年他们共同获奖。
英国科学家、牛津大学教授朶萝西·霍奇金（Dorothy Crowfoot Hodgkin）患有类风湿关节炎，手足受严重影响。她凭着毅力，克服了病痛的折磨。1964年，她因解开青霉素和维生素B12的结构获得诺贝尔化学奖。她对中国很好，她自己是第一个解胰岛素结晶的专家，但是当她看到中国的研究结果后，向世界上热情介绍中国科学家的工作，说中国的胰岛素结晶是最漂亮的结晶，分辨率比她的还要高。霍奇金也和科学家族有关：丈夫家多年有很多科学家。祖先Thomas Hodgkin（1798-1866）于1832年发现何杰金氏淋巴瘤(Hodgkin’slymphoma)。在她本人得化学奖奖的1964年前后几年内，家族还有两个获奖者：1963年获生理奖的英国剑桥大学教授Alan Hodgkin是她丈夫的堂兄弟，1966年获医学奖的美国洛克菲勒大学教授劳斯(Peyton Rous)是Alan Hodgkin的岳父。他们家族现在还有科学家：Alan Hodgkin的儿子Jonathan Hodgkin是剑桥大学研究线虫的发育生物学家。朶萝西·霍奇金不仅热爱科学，而且关心公益，政治左派，丈夫和老师都曾为英国共产党党员，而她也到越南抗议美国，并曾十多年担任国际科学家反战组织Pugwash的主席。
家庭对于这些女科学家不是累赘，而可以并存，或相得益彰。
合作的伙伴和友好的环境
女科学家和夫妻关系以外的科学家合作不如男科学家常见。这一方面可能是因为历史上男子相对长期习惯形成同盟关系，另一方面，在科学家年富力强的时期，男女之间易于碰撞出感情的火花，科研合作关系和情爱关系之间的尺度有时难以把握，对科学合作关系的影响有时是正性、有时是负性。
犹太裔英国科学家萝莎琳德·富兰克林（Rosalind Franklin）孤军奋战，而与她竞争的沃森和克里克却紧密合作。
1953年，沃森和克里克在英国《自然》杂志上发表论文《脱氧核糖核酸的结构》，提出了DNA双螺旋结构。这篇简短的文章从开头、结尾和致谢总共不到一页。但这篇划时代的文章中，有一句话意思是说，我们在做这项研究的时候，对富兰克林的研究成果只是模糊地知道一点。这句话是一个谎言，因为沃森和克里克对富兰克林的成果不是模糊的知道，而是知道的很清楚。
富兰克林1921年生于伦敦，早年毕业于剑桥大学，专业是物理化学。1945年，当获得博士学位之后，她前往法国学习X射线衍射技术。此时，人们已经知道脱氧核糖核酸(DNA)可能是遗传物质，但是对于DNA的结构，以及它的机制还不甚了解。就在这时，富兰克林加入了研究DNA结构的行列，1951年，富兰克林受剑桥大学国王学院John Randall之聘任，与威尔金斯（Maurice Wilkins）共同进行DNA的X-光分析。富兰克林以前研究煤和其它无机物的机构，回英国后做DNA是分派的工作，并不完全清楚DNA的重要性。
富兰克林在剑桥大学国王学院成功地拍摄了DNA晶体的X射线衍射照片。她也知道碱基在里面，磷酸在外面。1954年因为发现蛋白质α螺旋结构而获诺贝尔奖的Linus Pauling，曾在1953年提出一个DNA核酸的模型，在这个模型中，Pauling错误地认为DNA是三螺旋结构，而且碱基是在外面。沃森和克里克也曾犯同样的错误，但他们和富兰克林讨论时，富兰克林纠正了碱基在外的错误。如果她不指出碱基在内，沃森和克里克就缺乏提出碱基配对的一个非常重要基础。富兰克林后来在伦敦伯贝克学院的合作伙伴克卢格（1982年诺贝尔化学奖得主）看了她的笔记和论文打字稿，证明她独立提出DNA双螺旋结构。但是她没有提出碱基配对。
1962年，克里克、沃森和威尔金斯因为发现DNA双螺旋结构而分享了诺贝尔生理学或医学奖，而富兰克林已经在4年前因为卵巢癌而与世长辞。“如果她还活着或者诺贝尔奖早些授予双螺旋的话，获奖名单将不是克里克、沃森和威尔金斯，而是克里克、富兰克林和沃森”。这是很多人的共识。美国作家AnneSayre 于1975年出版的《罗莎琳德·富兰克林和DNA》一书中，全面记述了富兰克林的科学成就。
富兰克林是被人叫去做DNA结构，她没有意识到DNA的重要性，她对解DNA结构的兴趣是有的，是因为工作要好好做。而沃森知道DNA的重要性，当时老想着做了可以拿诺贝尔奖。富兰克林工作环境对她很不友好，她也没有平等的合作者，而沃森和克里克有非常紧密的合作。
诺奖对科学发现的眷顾，时间常常难预计。有人在做出成果的次年就被授予诺奖，而有人等了30甚至40年才被授予诺奖——如果科学家活得足够长，直到诺贝尔奖评委醒过来。麦克林托克是这方面的典型例证，而富兰克林是一个反例。“长寿是坚守的一种形式，对于诺贝尔奖来说，它就象别的因素一样必需”。另外一方面，诺贝尔奖只是科学研究的副产品， 不是莎琳德·富兰克林们追求的终极目标。
作为科学家的女性
19世纪以来，世界经历了两次女权主义运动的高潮。女权主义运动的第一次浪潮发生在19世纪下半叶到20世纪初；女权主义运动的第二次浪潮是在20世纪的60-70年代。女权主义运动挑战了传统分工。原有的分工让男性控制所有的公共领域——工作、运动、战争、政府，有时使女性成为家庭中没有报酬的工人。女性要求享有人的完整权利，挑战男女不平等关系，挑战造成女性无自主性、附属性和屈居次要地位的权力结构、法律和习俗。20世纪后半叶, 女权主义思潮从政治运动、意识形态向文化界、学术界弥漫, 包括人文、社会科学和自然科学。女权主义也从寻找“女性在科学中相对缺席现象”的原因为起点, 对科学活动中的性别偏见进行了深入的批判。
在这一历史过程中，科学界的女性数量递增，有人崭露头角。但女科学家在迈向科学之巅的征途上，仍面临艰难险阻。在20世纪上半叶，首要的险阻是女性应固守在家庭支持男人事业的观念。幸运的是，居里、迈耶、霍奇金和富兰克林都有较为开明的父母。家庭环境为她们在科学界的脱颖而出提供了一定的条件。
在科学女性们谈婚论嫁的年龄，有人选择了婚姻，有人选择了终身以科学为伴。迈入婚姻殿堂的科学女性，有人把更多的精力放在照顾家庭方面；也有人同丈夫进行科学合作。迄今为止，夫妻携手共同摘取诺贝尔奖的例子至少有三个：居里和居里夫人、约里奥-居里夫妇、科里夫妇（Gertyand Carl Cori）。
制约女性科学家发展的另一个因素是工作场所、环境及制度。在20世纪上半叶，大多数教育和科研机构对女性的入学、工作都有性别限制，对女性予以平等对待甚至优厚待遇的机构就更少。“自由、平等和不拘礼节的交流，都是一个好场所的财富”，在美国获得诺贝尔奖的六位女性中，四位科学家与纽约的汉特学院或者圣路易斯的华盛顿大学有关。埃里昂和雅洛是汉特大学的毕业生，捷克裔的科里夫人和意大利人蒙塔尔西尼的获奖研究都在美国圣路易斯的华盛顿大学做出。居里夫人一家创了诺贝尔奖记录，科里夫人与她丈夫在华盛顿大学医学院的实验室，一共培养了8位诺贝尔奖得主，可能创了实验室记录。著名女科学家如此不随机的分布，也许说明有一些场所的差别。
哈佛前校长劳伦斯·H·萨默斯曾把女性在科学领域成功的几率比男子低的原因归咎于男女先天的性别差异，“尽管人们更愿意相信男女表现上的不同取决于社会因素，但是，我觉得这点还需要进一步研究。”尽管他陈述的是自己的个人观点，但他以哈佛校长的身份参与到一场历时已久的话题、以经济学家的方式抛出了一个备受争议的观点，因而受到广泛关注，是他最后逼迫辞职的原因之一。男女先天性别差异是否导致在他们才能不同，是不容易明确解答的科学问题。它和社会问题交织在一起，难以分开原因和结果。对女性不平等对待、缺少机遇、缺少支持体系，使女性难以获得男性的平等机会。，在社会因素不能排除以前，谈自然因素，引起人们怀疑是否故意延续歧视女性的传统。
另外，也可以听1977年诺贝尔生理学医学奖得主耶洛在斯德哥尔摩宴会的演讲，她说，“我们不可能期待在短期的未来，所有追求的女性都将获得平等的机会。但是如果女性开始向这个目标努力，我们必须相信自己，否则其他人不会相信我们。我们必须把我们的渴望与我们获得成功的能力、勇气与决心结合起来，我们必须懂得，使那些后来的女性的道路宽松一些是我们每个人的责任。如果我们去解决困扰我们的许多问题，这个世界就不会承受人类一半智力的损失。”
我们希望本文说明著名女科学家和男科学家一样，不是刻板的，而是多种多样的，她们有着各异的背景和生活，有科学才能、有一定机遇、遇到和克服了不同的问题，在科学上作出了影响人类的工作。
我们祝愿更多热爱科学的女性，突破现实中不尽人意的限制和不便，以敏锐的触角探索世界万象，使科学之花结出更多的芳香之果。
