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发信人: Muller (胖胖熊), 信区: other
标  题: 双螺旋——发现DNA结构的故事（6）
发信站: 听涛站 (2002年01月03日20:52:29 星期四), 站内信件


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这时，我决定暂时转向对花叶病毒（TMV）的研究。TMV內含右一种叫做核
酸的重要成分，因此，拿它作幌子我可以对DNA继续研究下去。当然这种核
酸不是DNA，而是另一种核酸即核糖核酸（RNA）。由于威尔金斯不能宣称对
RNA的研究只他一家别无分店，DNA和RNA之间的差别就成了对我们有利的
因素。一方面，倘若我们能搞清RNA的结构，也可以为解决DNA结构提供重
要的线索。另一方面，当时认为TMV的分子量为四千万，乍看起来，它要比
分子量小得多的肌红蛋白和血红蛋白分子更加不可思议。肯德鲁和佩鲁兹多年
来一直在从事这两种蛋白的研究，那时尚未获得具有生物学意义的结果。
    另外，贝纳尔和范库肯（I．FankuChen）曾用X射线观察过TMV。这似
乎有些耸人听闻，标新立异。既然鄙人不象贝纳尔那样非凡的头脑，也就不敢
奢想那样掌握晶体学理论。战争开始后不久，他们在《普通生理学杂志》上发
表的重要文章，大部分我都看不懂。把他们的研究结果发表在这样的杂志上，
看来有点奇怪。这大概是由于贝纳尔已专心致志于与战争有关的工作之故吧！
范库肯返回美国后，决定在一家杂志上发表他们的研究资料。这家杂志是对病
毒感兴趣的人喜欢阅读的。战后，范库肯对病毒就不感兴趣了。虽然贝纳尔有
时还对蛋白质X射线晶体学略加研究，但他更关心的是加强与共产主义国家的
友好关系。
    他们的许多说法尽管缺乏坚实可靠的理论基础，但仍有许多值得玩味的地
方。TMV由大量相同的亚基构成。这些亚基是如何排列的，他们却一点也不知
道。再说要他们在1939年就弄明白蛋白质和RNA是由完全不同的成分构成的，
这样的要求未免为时过早。但现在，蛋百质有大量亚基这一点是很容易为人们
接受的。RNA却恰恰相反。当RNA被分解成很多亚基时，会产生大量多核苷
酸链。但这些链太小，以致于不能携带遗传信息。克里克和我都认为，这种信
息肯定贮存于病毒整个RNA之中。TMV结构的最佳设想乃是一个位于中心的
RNA，以及包围它的大量较小的蛋白质亚基。
    事实上，对TMV蛋白质的组分早已有人进行过生化研究。1944年德国人
施拉姆（Gerhard schramm）首次发表了他的实验结果。他报道在弱碱中TMV
颗粒分解成游离的RNA和大量蛋白质分子。这些蛋白质分子即使不完全相同，
也极其相似。除了德国，几乎没有人相信施拉姆的报道是正确的。这种偏见是
战争造成的。他们觉得，德国法西斯竟会在战争一败涂地的最后几年，允许按
照施拉姆的想法进行这样广泛的实验，这对绝大多数人来说是难以置信的。不
难想象这项工作直接受到纳粹的支持，而且该实验得到了错误分析的结果。绝
大多数生物学家都不愿化费时间去反驳施拉姆。可是，后来我阅读贝纳尔的文
章时，突然对施拉姆的实验感兴趣起来。要是他把数据解释错了，为什么他偏
偏凑巧得到了正确的答案。
    可以想象，再有几张X射线照片就能搞清TMV蛋白质亚基的排列方式。
要是这些亚基以螺旋状堆积，则更能说明问题。我兴奋得把贝纳尔和范库肯的
文章从哲学图书馆偷偷带到了实验室，好让克里克看看这些TMV的X射线照
片。当他看到图中有代表螺旋的空白时，他立即动手，迅速画了TMV的几个
可能的螺旋状结构。从此，我知道自己不能再怀疑有关螺旋的理论了。我无须
掌握数学，克里克有空会来教我的。可在他外出时，我则束手无策。幸运的是，
只要略懂数学就可以明白这张TMV的X射线照片显示的正是一个每23埃绕螺
旋轴一圈的螺旋。其规律是如此简单，克里克竟想用《赏鸟者之傅立叶变换公
式》为题撰写一篇有关的文章。
    这一次克里克并没有真正大干起来，在后来数天里，他又认为TMV螺旋
的证据不够有力。在我找到蛋白亚基呈螺旋状排列的原因之前，自然我也心灰
意懒了。晚饭后在百无聊赖之际，我阅读了法拉第学会关于“金属结构”的讨
论文章。该文阐述了理论家弗兰克（F.C.Frank)关于晶体形成的有独创性的见解。
可是，我几次精确的计算都得到了矛盾的结果，并没有发现任何晶体能按所论
述的速率形成。弗兰克后来发现，如果晶体不象我们设想的那样有规则，而是
包含了一些错位的话，那么这种矛盾的现象就不复存在。这些错位使得微小间
隙不断出现，新的分子则被安置在这些微小间隙之中。
    几天以后，我在乘公共汽车去牛津的路上，头脑里酿成一种想法：每个TMV
颗粒应视为一个微小晶体，如同其它晶体一样，由于具有微小间隙而逐渐生长。
产生微小间隙的最简便的方法就是使亚基呈螺旋形排列。这是最重要的条件。
道理很简单，这个看法肯定是对的。周未在牛津看到的各种螺旋楼梯更使我坚
信其他的生物结构也应具有螺旋形对称。一个多星期以来，我仔细观察了肌肉
和胶原纤维的电子显微镜图，想从其中寻找螺旋的蛛丝马迹。然而克里克的态
度却始终是不冷不热，处之泰然。在缺乏任何有力证据的情况下，我知道要说
服他是徒劳无益的。
    这时，赫克斯利帮了我的忙，他教我使用X射线照像机拍摄TMV照片。
显示螺旋的方法就是将TMV的样品倾斜，使其与X射线光束保持几个不同的
角度。范库肯没有这样做，因为在战前螺旋还不为人们所重视。为此，我到马
肯姆处看看是否他手头有多余的TMV。那时马肯姆在莫尔蒂诺（Molteno）研
究所工作。这地方与剑桥不同，实验室里暖气很足。这是为了照顾那位“奎克
教授””兼所长基林（Davidkeilin）的，因为他患着气喘病。我总是乐于找个借
口，在这华氏70度的房间里呆一会儿。在这里马肯姆随时都有可能嘲弄我，说
我如果是喝英国啤酒长大的话，就不会象现在这么狼狈了。这次他却一反常态,
很爽快地给了我一些病毒样品。想到克里克和我竟然会做起TMV实验来，我
们都不禁哑然失笑。
    不出所料，我拍的第一张X射线照片，比当时发表的照片模糊得多。即使
这张不太象样的照片也化了我一个多月时间。想拍摄几张能够显示出螺旋的照
片，则更是难上加难了。由于在工作中遇到了这个难题，所以，拉夫顿
（GeoffreyRoughton）在亚当斯路（Adams Road)他父母家里举办的化装舞会，
就成了二月间唯一使我感到痛快的事。说来奇怪，尽管有很多趣闻，如拉夫顿
认识许多漂亮姑娘，而且据说他还带着一只耳环写诗，克里克还是不愿意去参
加这个舞会。但是，奥迪尔不想失去这次机会。于是，我租了一套王政复辟时
期的士兵服装和她一同去了。当我们挤进半痴半醉的跳舞人群时，我们觉得这
次晚会相当成功，因为约有一半在剑桥的外国女学生都在那儿。
    一星期后，又举办了一个“热带晚会”。奥迪尔很想去。一则因为她参加了
筹备，再则这个舞会是由黑人发起的。克里克再次表示反对，不过这次做法上
较明智些罢了。参加的人不多，舞场一半空着。我在那里痛饮了一阵，但对在
众目睽睽之下跳舞并不怎么欣赏。我脑子里想的是鲍林将在五月份来伦敦参加
由皇家学会组织的一个有关蛋白质结构的会议。谁也说不上他下一步要干什么，
我们最担心的是他会要求参观金氏学院研究小组。
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然而鲍林在艾德威尔德（Idlewild）机场时突然被吊销了护照，而不得不取消对
伦敦的访问。国务院不想让鲍林这样喜欢惹事生非的人在世界各地跑来跑去，
散布关于昔日银行家们的政治丑闻。这些人主张制止信奉无神论的赤色分子四
处泛滥。弄得不好，鲍林可能在伦敦就举行记者招待会，大谈其和平共处的论
调。即使不让麦卡锡参议员再有机会指责政府用发给护照的办法袒护激进分子，
从而使美国生活方式受到影响，国务卿艾奇逊的地位也已经发发可危了。他们
当然不愿再自找麻烦，于是，不同意他出国旅行。
    当这件丑闻传到皇家学会时，克里克和我已在伦敦了。这消息太使人难以
相信了，倒不如我们猜想鲍林在去纽约的飞机上生了病更好些。只有俄国人才
会阻止一位世界著名的科学家出席丝毫不带政治色彩的会议。因为第一流的俄
国科学家可能想叛逃到富裕的西方去，而鲍林却根本不会考虑叛逃的事，因为
他和他全家对加州理工学院是完全满意的。
    如果他真的想自愿离开，加州理工学院管理委员会的某些人将会感到高兴。
每当他们拿起报纸看到世界和平会议发起者名单中有鲍林的名字时，就会勃然
大怒。他们总希望设法使加州南部地区摆脱这种有害诱惑力的影响。鲍林对这
种来自加州暴发户不可言状的愤怒是很清楚的，这些人的外交常识主要是受《洛
杉矾时报》的影响。
    在牛津刚参加过普通微生物学会举办的“病毒增殖性质”会议的我们几个
人，对那次会议的混乱状况并不感到惊奇。原定主要演说者之一是卢里亚。可
是在按计划飞抵伦敦前两周，他得知他将得不到护照。国务院同往常一样，是
不会为这种不光彩的做法作出解释的。
    卢里亚的缺席给我增加了一项工作——介绍美国噬菌体工作者近来的实
验。可并不需要我临阵磨枪拼凑一篇讲话。因为在会议前几天，赫尔希（AI
Hershey）从冷泉港（coldSpring Harbor）给我发来一封长信，概述了他们近来
完成的实验。他和蔡斯（Martha Chase）通过这些实验，证实了噬菌体感染细菌
的基本特征是病毒DNA进入寄主细菌体。尤其重要的是几乎没有什么蛋白质
进入细菌体。他们的实验因而再次强有力地证明，DNA是基本的遗传物质。
    尽管如此，当我宣读赫尔希的长信时，四百多位与会的细菌学者几乎没有
人感到兴趣。勒夫（Andre Lwoff）、本兹（Seymour Benzer）及斯坦特显然是例
外。他们由巴黎到牛津短期逗留。他们知道赫尔希的实验非同小可，并且认识
到从那时起大家都会更加重视DNA了。然而，对绝大多数的旁观者来说，赫
尔希的名字无足轻重。而且，在知道我是美国人时，大家会从我的蓬乱长发联
想到我的科学判断力也可能早同样的荒诞。
    英国植物病毒学者鲍登（F.C.Bawden）及皮里（N. W.Pirie）操纵着这次会
议。鲍登学识渊博，皮里信奉虚无主义。在这两方面，会议的其它参加者，都
望尘莫及。鲍，皮二氏根本不相信噬菌体有尾，TMV具有固定长度这种看法。
我企图用施拉姆的实验来给皮里出出难题，他干脆说这些实验应停止进行。这
也许是因为施拉姆是纳粹统治下的德国科学家，因此我们没继续争论下去。于
是，我转向没有政治成见的问题：许多TMV粒子长度为3000埃是否具有重要
的生物意义？答案是简单的。但是这种见解没有引起皮里的兴趣，因为他认为
病毒是如此之大，尚难将其结构阐述清楚。
    要是勒夫不出席，那么这次会议可能会以失败告终。勒夫颇热衷于研究二
价金属离子在噬菌体增殖中的作用。他的想法和我的想法一拍即合，都认为金
属离子对核酸结构至关重要。尤其使人感到有趣的是，在精确复制大分于或看
两个相似染色体相互吸引中，他预见到某些特定离子可能起关键作用。然而，
除非罗西从她完全信赖的X射线衍射技术的立场上来个一百八十度大转弯，否
则我们这种设想无法得到检验。
    在那次皇家学会会议上没有迹象表明，自从十二月初同克里克和我发生争
论以来，金氏学院的任何人曾提到过金属离子。后来我询问了威尔金斯，方才
知道自从分子模型的装配架运到他的实验室以来，还没有使用过。现在要强迫
罗西和戈斯林建造分子模型也还不是时候。如果说有什么事的话，那就是威尔
金斯和罗西之间的口角比他们访问剑桥前有增无减。现在她坚持说她的数据证
明DNA不是螺旋。与其说她愿意听任威尔金斯的指挥来制作螺旋模型，还不
如说她可能会把铜丝模型缠在威尔金斯的脖子上。
    当威尔金斯问我们回到剑桥后是否需要模具时，我们假意回答说需要，同
时向他暗示我们需要较多的碳原子，为的是制造模型以表明多肽链是怎样转弯
的。使我放心的是威尔金斯对于那些与他们金氏学院无关的事，总是开诚布公
的。他觉得我正在认真地从事TMV的X射线研究工作，这使他确信我不会很
快对DNA发生兴趣。
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威尔金斯深信，我很快就会得到所需的X射线图谱，证明TMV是一种螺旋。
卡文迪什实验室刚安装好一台大功率可旋正极X射线管。我使用这台仪器获得
了意外成功的结果。这种先进设备使我拍片的速度比使用普通设备快二十倍。
因此，一星期内我拍摄TMV照片的数量成倍增长。
    卡文迪什实验室通常晚上十点钟锁门。看门人就住在隔壁，但锁门以后，
就没人再去打搅他了。户瑟福不主张学生开夜车。他认为在夏季傍晚打打网球
倒更合适些。即便在他去世十五年后，为那些加班加点的人也只准备了一把钥
匙。这把钥匙现由赫克斯利掌管。他坚持说肌肉纤维是活的，因此不能按照物
理学家的常规办事。必要时，他会把钥匙借给我或亲自走下楼来，帮我打开那
扇通向富丽斯库街（Free SchoolLane）的沉重大门。
    仲夏六月的一个深夜，赫克斯利不在实验室。我回去关掉X光管并且冲洗
了一张TMV新样品的照片。这张照片是将样品倾斜25度左右拍摄的。如果走
运的话，我就可能发现螺旋反射。我把还潮湿的底片对着映片灯一看，就知道
我们成功了。那些显示螺旋状的图迹是不会弄错的。现在找可以使卢里亚和德
尔布吕克相信，我在剑桥并不是一事无成的。尽管已是午夜时分，我却丝毫不
想回到网球场路我的房间。我兴致勃勃地沿着后街徘徊了一个多小时。
    第二大早晨，我焦急地等待着克里克的到来，以便请他证实底片中确实有
螺旋存在。他只化了十秒钟，就指出了那意义重大的螺旋反射，这样我的一切
疑虑也就不复存在了。可是我还想跟克里克开个玩笑，使他相信这张X射线图
片实际上并不十分重要，真正有举足轻重意义的倒是必须搞清楚那些微小间隙。
我刚随便他说出这些恬，克里克就当真的了。他总是那样心直口快，并且认为
我也同他一样，有啥说啥。在剑桥的辩论中要想取胜，常常得说些荒谬的话来
哗众取宠，可克里克用不着来这一套。即使在气氛沉静的剑桥夜晚，谈论一、
二分钟外国姑娘这一迷人的话题，称得上是一帖提神良药。
    我们下一步该干些什么，当然是再清楚不过的事了。我知道对TMV的研
究，在短期内不会再有什么突破。为了进一步详尽地了解它的结构，需要更加
专门的知识，而这是我力不能及的。更何况就算竭尽全力，能否在几年内搞清
RNA的结构，还很难说。而TMV对于DNA结构的研究也不会起多大作用。
    因此，现在还是应该认真考虑一下DNA的那些奇妙的化学特征。这是奥
地利出生的生物化学家查戈夫（Erwin Chargaff）在哥伦比亚大学首次发现的。
二次大战以来，查戈夫和他的学生们一直致力于分析各种DNA样品，研究其
嘌呤和嘧啶碱基的相对比例。在他们测定的所有DNA样品中，腺嘌呤（A）分
子的数目和胸腺嘧啶（T）分子的数目非常相似，而鸟嘌呤（G）分子数和胞嘧
啶（C）分子数又极其接近。并且，腺嘌呤与胸腺嘧啶的比例又因不同的生物
来源而有所不同。某些生物体的DNA具有较多的（A-T）而另一些则具有较多
的（G-C）查戈夫认为这引人注目的现象具有重大意义。这就是著名的查戈夫
规律。可他当时并没有对此做出解释。我第一次向克里克介绍这一规律时，他
置若罔闻，继续思考着其它的问题。
    时隔不久，在和一位年轻理论化学家格里菲思（JohnGriffith）交谈几次以
后，他又觉得这种规律可能具有重要的意义。一天晚上，听了天文学家戈尔德
（Tommy Gold）作的关于“完善的宇宙法则”的报告后，他们喝啤酒去了。戈
尔德能言善辩的口才，使克里克联想到是否也可以提出一个“完善的生物学法
则”。他知道格里菲思对基因复制的理论很感兴趣，于是就开门见山地提出所谓
完善的生物学法则就是基因的自我复制。换句话说，也就是在细胞分裂和染色
体数目倍增时，基因准确复制的能力。格里菲思并没有随声附和他的意见。几
个月来，他倒是主张基因复制是在互补表面交替形成的基础上进行的。
    其实，格里菲思的这种想法并非新鲜玩艺儿。近三十年来。它一直在那些
对基因复制感兴趣的理论遗传学家中间流传着。这种理论认为基因复制需要生
成一个补体（负本），其形贸状原体（正本）的表面相吻合，如同一把锁和一把
钥匙的关系。在一个新的正本合成时，这个互补的负本就会起到模板的作用。
然而有少数遗传学家对此持犹豫态度，缪勒（H. J.Muller)就是一个代表人物。
他受某些有名的理论物理学家，尤其是乔丹（Pascual Jordan）的影响较深。这
些人认为同类物体相互吸引的力量是存在的。而鲍林却不赞同这种观点。他尤
其反对量子力学支持这种理论的说法。二次大战前夕，他曾和德尔布吕克（他
使鲍林注意到乔丹的文章）联名给《科学》杂志写了一篇短文，郑重声明量子
力学是赞同合成互补体的基因复制机理的。
    那天晚上，看来老调重弹并不能使克里克或格里菲思感到怎么满足。他们
知道，现在重要的是要搞清楚这种吸引力的实质。克里克固执地认为，问题的
答案并不在于特别的氢键。他觉得氢键不能确切他说明具体的专一性，因为化
学界的一些朋友曾多次告诉我们，嘌呤和嘧啶碱基中的氢原子，可以无规律地
从一处移到另一处，并没有固定的位置。克里克倒是主张DNA的复制与碱基
平面之间的特殊吸引力有关。
    幸运的是，格里菲思会计算这种引力。如果DNA复制的互补结构的设想
是正确的，他大约能够算出不同碱基之间的引力。而且，如果直接复制确实存
在，他也能计算出相同碱基之间的吸引力。这样，在分手时，他们都同意由格
里菲思先试试这样的计算是否可行。几天后，当他们在卡文迪什茶室的人群中
突然相遇时，克里克才知道，一些粗略的计算结果显示，腺嘌呤和胸腺嘧啶的
平面应该是粘在一起的。同样的说法也适用于解释鸟嘌呤和胞嘧啶之间的吸引
力。
    克里克立即就明白了他的意思。如果他没有记错的话，这也就是查戈夫以
前指出过的等量碱基对规律。他激动地告诉格里菲思，我最近曾对他嘀咕过查
戈夫的一些古怪的实验结果。此刻，他还不能断定螺旋是否也与碱基对有关。
但这些资料一经核实，他会立即把结果告诉格里菲思的。
    午饭时，我进一步证实了克里克确实弄清了查戈夫的实验结果。他一边在
阅读着格里菲思的量子力学论文，但并没有表现出过分的热情。因为，一方面，
他知道格里菲思在受到压力时就不想再有力地坚持自己的观点。为了使计算得
以进行，必要的时候他也可能忽视了许多可变因素。另一方面，尽管每个碱基
都有两个平面，可是没有理由说明为什么只能选择其中的一个。另外，也不能
排除查戈夫提出的规律可能与遗传编码有关。特定的核苷酸组必然以某种方式
为特定的氨基酸编码。可以设想，腺嘌呤和胸腺嘧啶数量相当，也可能与一种
决定碱基排列顺序的尚未发现的规律有关。除此之外，马肯姆断言，如果查戈
夫认为鸟嘌呤和胞嘧啶数量相当，他可以同样有把握地否认这种现象。在他看
来，查戈夫的实验方法必然过低地测量了胞嘧啶的实际数量。
    然而，克里克还不打算抛弃格里菲思的设想。七月初的一天，肯德鲁来到
我们的新办公室，对我们说查戈夫最近要到剑桥来呆一个晚上。肯德鲁已为他
在彼得豪斯（Peter-house）旅馆安排好了晚餐。肯德鲁邀请我和克里克在晚些
时候到他屋里去一起喝几杯。席间，肯德鲁总把话扯离重要的课题，只略微透
露了一点克里克和我可能想通过建造模型来探索DNA结构。查戈夫是一位世
界闻名的DNA专家。开始时，他对我们这些无名之辈想搞点什么名堂并没有
多大兴趣。只是在肯德鲁提到我并不是个一般的美国人时，他才觉得他遇到的
可能是个不好对付的人。他瞄了我一下，就更证实了他的感觉是对的。很快，
他开始嘲弄起我的发型和口音。既然我来自芝加哥，我的言谈举止只能如此。
我彬彬有礼地告诉他，我留长发是为了避免和美国空军人员混淆。当然，我的
解释也证明了我在那样的场合下，人情世故还很不成熟。
    当克里克不得不承认自己忘记了四个碱基之间的化学差异时，查戈夫对我
们的轻视可算到了顶点。只是在克里克提到格里菲思的计算时，气氛才逐渐缓
和下来。因为记不清究竟哪种碱基含有氨基，所以，他要求查戈夫写出它们的
结构式来，才能定性地描述量子力学理论。克里克后来反驳说，他随时可以查
到这些资料。然而，查戈夫仍然不相信我们知道自己在干什么或者怎样达到我
们的目的。
    不管查戈夫是怎样嘲弄和轻视我们，总得有人去解释他的实验结果。因此，
第二天下午，克里克匆匆跑到格里菲思在三一学院的住处，以便弄清碱基对的
计算结果。听到里面说“请进”时，他就推开门进去了，却发现格里菲思正和
一位姑娘呆在屋里。他马上意识到现在不是谈论学问的时候。他请格里菲思把
计算得到的碱基对数据再介绍一遍之后，就自觉没趣地退了出来。他把格里菲
思的话记在一个信封上，就离开了。因为我于那天早晨动身前往欧洲大陆去了，
克里克只好独个儿到哲学图书馆去查找资料，以消除对查戈夫的结果还存在的
一些疑虑。掌握了这两方面的资料之后，他起初还打算第二天再去格里菲思那
儿，但转念一想，他觉得格里菲思的兴趣并不在此。，而女人和科学显然不能二
者兼顾的。

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        你要先看得见完美, 然后才能把它表现出来.
※ 来源:·听涛站 tingtao.dhs.org·[FROM: 匿名天使的家]