为什么说X射线是开启现代生物学的钥匙？

撰文/叶盛（中国科学院生物物理研究所）

本文节选自《知识就是力量》杂志

说起X射线，你肯定首先会想到它是一种穿透力强大的隐形射线，能够照穿人体，留下骨骼的影像。

（图片来源/360图片）

也能想到：比如在机场和地铁站的行李安检仪，建筑和工业构件用的探伤仪，材料科学领域利用强大的X射线来照射新型材料，获取其内部结构信息；甚至古生物研究利用X射线获得化石的内部结构；宇宙中远道而来的X射线则能为我们带来黑洞等神秘天体的信息。但是，当X射线遇见生命科学，会产生什么样的奇妙组合呢？

在生命科学领域，X射线不仅仅是探查生物体内部结构的工具，甚至还能够揭示分子和原子层次的生命信息。实际上，如果没有X射线的帮助，就没有现代生物学的发展，人类的医药健康水平也要倒退几十年。X射线究竟是如何发挥如此重要作用的呢？这种缺它不可的关键技术就是X射线衍射。

自从伦琴于1895年发现了X射线之后，这种性质未知的神秘射线便成了科学界的新宠儿，吸引了众多科学家投身这方面的研究。其中就包括英国物理学家威廉·亨利·布拉格（William Henry Bragg）和他的儿子威廉·劳伦斯·布拉格（William Lawrence Bragg）。1912年，刚刚上研究生一年级的小布拉格深入研究了X射线照射晶体的衍射现象，提出了描述该过程的布拉格方程。1915年，年仅25岁的小布拉格和他的父亲由于在X射线衍射理论方面的贡献分享了当年的诺贝尔物理学奖，成为诺奖历史上绝无仅有的父子档。

1905年布拉格一家的合影（左一为小布拉格，左四为老布拉格）

1938年，小布拉格被提名为剑桥大学卡文迪许教授，负责管理在物理学领域赫赫有名的卡文迪许实验室。当时，英国效仿美国，在基础科学研究方面推行国家实验室模式，分流了大量的经费和人员。面对不利局面，小布拉格决定在卡文迪许实验室开展更多其他学科与物理学的交叉科学研究，其中就包括生命科学。就这样，X射线衍射技术终于与生命科学走到了一起。