- 雙螺旋(插圖注釋本)
- (美)詹姆斯·D.沃森
- 3507字
- 2022-07-08 14:08:03
02 DNA是什么
在我來到劍橋大學之前,克里克對DNA及其在遺傳中所起作用的研究較少涉及。這并不是因為他認為這個問題沒有什么意思。恰恰相反,克里克放棄物理學,轉而對生物學產生興趣的主要原因就在于,他在1946年讀了著名理論物理學家埃爾溫·薛定諤(Erwin Schr?dinger)寫的《生命是什么》一書。(9)這本書明確地提出了這樣一個觀念:基因是活細胞的關鍵組成部分。要想搞清楚什么是生命,就必須先搞清楚基因是如何發揮作用的。在薛定諤寫這本書的時候(1944年),人們普遍認為基因是一種特殊類型的蛋白質分子。但是,幾乎與此同時,細菌學家奧斯瓦爾德·埃弗里(Oswald Avery)正在紐約洛克菲勒研究所(Rockefeller Institute)進行一系列實驗,他的實驗表明,純化的DNA分子能夠將遺傳性狀從一種細菌傳遞到另一種細菌。(10)

薛定諤,攝于1926年
眾所周知,DNA存在于所有細胞的染色體中,因此埃弗里的實驗結果給出了一個非常強烈的暗示:將來的實驗應該能證明所有的基因都是由DNA組成的。克里克由此意識到,如果事實果真如此,那也就意味著蛋白質并不是那塊能夠解開生命之謎的羅塞塔石碑。相反,DNA卻能提供一把鑰匙。有了這把鑰匙,我們就能確定基因究竟如何決定了生物的性狀。這就是說,基因不僅決定了我們的頭發和眼睛的顏色,而且很可能也決定了我們的智力水平,或許還決定了我們是否擁有讓他人開懷大笑的能力。

奧斯瓦爾德·埃弗里,攝于20世紀20年代

奧斯瓦爾德·埃弗里寫給兄弟羅伊的一封信(節選)
“如果我們沒有弄錯的話——當然,沒有任何證據可以證明我們錯了,那么這就意味著核酸不僅在結構上是重要的,在功能上也是一種非常重要的活性物質,它能夠決定細胞的生物化學活性和特性。這也就意味著,我們通過一種已知的化學物質,就可以誘導細胞發生可預見的遺傳變化。這正是遺傳學家長久以來夢寐以求的東西……但是里面的具體機制是什么,我暫時還無暇顧及。我們第一步要解決的是轉化因子的化學性質問題。解決了這個問題,剩下的其他問題自然會有其他人去解決。這個問題的意義非常重大,它將影響生物化學和遺傳學,涉及酶、細胞代謝和碳水化合物的合成等問題。最終我們需要大量有據可查的證據來說服大家,脫氧核糖核酸,這種無蛋白質的鈉鹽具有生物活性和化學特性。還需要說明的是,我們現在正試圖獲得更多可靠證據。把泡泡吹大當然很好玩,但最明智的做法是,在別人試圖刺破它之前,自己主動去刺破它。”
當然,有些科學家認為支持DNA決定遺傳性狀的證據不能令人信服,他們更愿意相信基因也是蛋白質分子。不過,克里克對這些懷疑并不擔憂。科學界的許多人都剛愎自用,他們總是押錯賭注。如果不能清醒地認識到下面這一點,那么你就不可能成為一個成功的科學家:與媒體和那些科學家母親所說的截然不同,相當多的科學家不僅器量狹小,而且反應遲緩,甚至就是愚人一個。
但在那個時候,克里克并沒有打算馬上沖進DNA研究領域。DNA雖然具有根本上的重要性,但是在當時還不足以促使他離開蛋白質研究領域。那時克里克在蛋白質領域才耕耘了兩年,而且剛剛獲得一些獨到的心得。而他在卡文迪許實驗室的同事們對核酸的興趣也不是很高。即使有最充裕的經費保障,要從頭建立一個主要用X射線觀察DNA結構的研究小組也至少需要兩三年。

倫敦國王學院,攝于1950年
而且,這樣的決定還會牽涉復雜的人事關系,造成令人尷尬的局面。當時的英國,出于各種實用目的在分子層面上研究DNA的課題有很多,但這些工作完全被威爾金斯一個人壟斷了。威爾金斯當時還是一個在倫敦國王學院工作的單身漢。(11)與克里克一樣,威爾金斯本來也是一位物理學家,也以X射線衍射法作為自己的主要研究手段。從英國科學界當時的慣例來看,如果克里克在威爾金斯已經研究多年的領域里插上一手,似乎很是不妥。而且,情況甚至還可能更糟,因為他們兩人年齡相近且彼此相識,克里克再婚以前他們經常見面,常常一起共進午餐或晚餐,借機一起討論科學問題。

莫里斯·威爾金斯,攝于1958年
如果他們生活在不同的國家,事情就會容易處理得多。但英國式的友善似乎織就了一張網——所有重要人物,即使不沾親帶故,也似乎全都相互認識,再加上英國人的“費厄潑賴”(fair play)精神,所有這些都不允許克里克“染指”威爾金斯的研究課題。在法國,這種“費厄潑賴”精神顯然并不存在,因此也就不會出現這類問題。美國學術界也不會形成這種局面:如果出現了一個一流的研究課題,你不可能指望加州大學伯克利分校的研究者僅僅因為加州理工學院已經有人率先展開研究,就將這個課題拱手相讓。但是,在英國,這種做法卻會被認為是不妥的。
更糟糕的是,威爾金斯似乎從來沒有對談論DNA表現出過足夠的熱情,克里克一直覺得有點灰心。威爾金斯似乎特別喜歡從容不迫地、甚至過分謹慎地闡述重要的論點。當然,這并不是因為威爾金斯缺乏智慧和常識,很明顯,他兩者兼備。他率先將DNA牢牢地抓在了自己手中,這一事實就是明證。令克里克覺得苦惱的是,他無法把這個想法告訴威爾金斯:當手里握著像DNA研究資料這樣具有革命性的東西時,也就無須謹慎小心了。而威爾金斯當時正在因他的助手富蘭克林而感到費心勞神。(12)

羅莎琳德·富蘭克林,攝于1955年
威爾金斯并沒有愛上富蘭克林,恰恰相反,幾乎從富蘭克林剛到威爾金斯的實驗室時,他們兩人就開始鬧別扭了。威爾金斯當時還是一個做X射線衍射研究的新手,在專業上非常需要他人的幫助,因此他希望富蘭克林作為一個久經訓練的晶體學家能夠幫助自己推進研究工作。但富蘭克林卻不是這樣想的。富蘭克林明確表示,她已把DNA作為了自己的研究課題,并且認為自己不是威爾金斯的助手。(13)
我猜想,威爾金斯一開始還是希望富蘭克林能平靜下來。然而,只要稍稍觀察一下就可以看出,富蘭克林不是會輕易屈服的人。富蘭克林絲毫不看重自己作為一名女性的特質。她看上去給人的感覺很健壯,但仍然相當有魅力。事實上,如果她愿意在衣著上稍微花點心思,就足以迷倒一大批人。但是富蘭克林并沒有這樣做。她從來不涂口紅,不然的話,她的紅唇與滿頭黑色直發相映襯,也許會相當美艷呢。雖然已經31歲了,她的衣著卻仍然處處顯示著英國青年女學者的特色。總之,富蘭克林的外表很容易讓人將她想象為一個事事不如意的母親的女兒。這樣的母親過分強調職業生涯選擇的重要性,認為有了好的事業,聰明的女兒便不至于嫁給蠢漢。當然事情并非如此。富蘭克林選擇這種全身心投入科學研究的、簡樸的生活,顯然不能這樣來解釋。事實上,富蘭克林是一個博學的銀行家的女兒,家境殷實,父母的生活都非常安逸。

當時的情形很清楚,富蘭克林要么離開,要么服從威爾金斯的領導。當然,考慮到她的倔脾氣,離開可能更合適。但是,如果富蘭克林離開了,威爾金斯要想繼續在DNA研究中保持主導地位就會變得非常困難。但只有保持這種主導地位,威爾金斯才能放開手腳研究有關問題。當然,富蘭克林覺得不滿的其中一個原因,威爾金斯心知肚明。倫敦國王學院有兩間餐后休息室,一間男用,另一間女用。女休息室一直簡陋失修,而男休息室則裝修考究,這種安排顯然大大落后于時代。(14)雖然威爾金斯本人并不需要對這種情況負責,但他還是覺得不舒服,時有芒刺在背的感覺。
不幸的是,威爾金斯找不到任何體面的辦法解雇富蘭克林。在一開始洽談時,她就被聘請在實驗室工作幾年。而且,不能否認的是,富蘭克林確實擁有一個聰明的頭腦。假如她愿意與威爾金斯合作,那么她應該可以給威爾金斯提供很大的幫助。但希望通過改善關系來促進合作研究的愿望,說到底只不過是威爾金斯的一廂情愿而已,因為加州理工學院杰出的化學家鮑林已經決定參與到競賽中來了,而他并不受英國式“費厄潑賴”觀念的束縛。那時的鮑林年富力強,他注定要嘗試奪取所有科學獎項中最重要的這頂王冠——諾貝爾獎。毫無疑問,鮑林對此非常感興趣。
事實上,鮑林如果沒有認識到DNA是所有分子中最重要的王牌,他就不配被稱為最偉大的化學家。現有的確切證據證明,當時的鮑林確實已經認識到了這一點。鮑林曾經給威爾金斯寫過一封信,向他索取DNA晶體X射線衍射照片的副本。在猶豫了一陣以后,威爾金斯回信說,在他發表這些照片以前,還需要更仔細地研究一下相關資料。(15)

萊納斯·鮑林在觀察晶體,攝于1947年
對于威爾金斯來說,富蘭克林無疑是最令他心煩的。物理學研究導致了原子彈這樣的大規模殺傷性武器的出現,(16)這引起了威爾金斯的反感,為此他轉而研究生物學,結果又發現生物學研究也會帶來煩惱。現在,鮑林和克里克兩人組成的聯合陣線緊緊地盯在他身后,經常使他夜不能寐。這還不是最糟糕的。鮑林遠在9 000多公里之外的美國,克里克離他也有兩小時的火車路程,最緊迫的問題是富蘭克林。威爾金斯無法抑制這樣的想法:像富蘭克林這樣的女權主義者,最好還是打發她另謀高就。

蘭德爾寫給鮑林的信,寫于1951年8月28日

威爾金斯(左起第五)在伯克利,攝于1945年8月