第五章
“愚蠢的分子”

永遠不要低估愚蠢的力量。

——羅伯特·海因萊因（Robert Heinlein）

1933年，當(dāng)奧斯瓦爾德·埃弗里（Oswald Avery）55歲時，他才聽說了弗雷德里克·格里菲斯進行的肺炎球菌轉(zhuǎn)化實驗。埃弗里的外表令他看起來比實際年齡更蒼老一些。他的身形瘦小枯干，锃光瓦亮的腦門下面架著一副眼鏡，說起話來聲音就像小鳥一樣細聲細氣，而柔弱的四肢看上去仿佛冬天里的樹杈。埃弗里在位于紐約的洛克菲勒大學(xué)擔(dān)任教授，他在這里耗費了畢生精力來研究細菌，尤其是前面提到的肺炎球菌。他確信格里菲斯在實驗中必定犯了某些嚴重的錯誤。化學(xué)碎片怎么可能攜帶遺傳信息在細胞間進行傳遞呢？

就像音樂家、數(shù)學(xué)家以及優(yōu)秀運動員一樣，早年成名的科學(xué)家往往容易智窮才盡。他們失去的不是創(chuàng)造力，而是持之以恒的毅力：科學(xué)研究是一種比拼耐力的“運動”。為了獲得某項具有指導(dǎo)意義的結(jié)果，可能需要進行成百上千次失敗的實驗，其實這就是自然與人類之間的斗爭。盡管埃弗里已經(jīng)是一位出色的微生物學(xué)家，但是他卻從未想過去探索未知的基因與染色體領(lǐng)域。埃弗里的學(xué)生們總是親切地稱呼他為“費斯”（“教授”一詞的簡稱），可是功成名就并不是引領(lǐng)時代潮流的資本。格里菲斯的實驗似乎讓遺傳學(xué)登上了通往未知領(lǐng)域的快車，然而埃弗里就是不肯迎合這股潮流。

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如果說“費斯”是一位半路出家的遺傳學(xué)家，那么DNA就是深藏不露的“基因分子”。格里菲斯的實驗引起了科學(xué)家們對基因分子本質(zhì)的廣泛推測。到了20世紀40年代早期，生物化學(xué)家已經(jīng)能夠通過裂解細胞來了解其中的化學(xué)成分，并且在生物體中鑒定不同的分子物質(zhì)，但是攜帶遺傳密碼的分子仍舊是個未解之謎。

人們已知染色質(zhì)（承載基因的生物結(jié)構(gòu)）由蛋白質(zhì)與核酸這兩種化學(xué)物質(zhì)組成。雖然沒有人知道或者了解染色質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)，但是對于這兩種“緊密結(jié)合”的化學(xué)成分而言，生物學(xué)家較為熟悉的蛋白質(zhì)似乎具有更為豐富多彩的功能，當(dāng)然它也更容易被認為是基因的攜帶者。蛋白質(zhì)在細胞內(nèi)參與執(zhí)行許多重要任務(wù)。與此同時，細胞需要依賴化學(xué)反應(yīng)才能生存下去，例如，在呼吸作用中，糖類與氧在經(jīng)過化學(xué)結(jié)合后產(chǎn)生二氧化碳和能量。然而這些化學(xué)反應(yīng)并不會隨時隨地發(fā)生（如果出現(xiàn)此類情況，那么我們的身體就會不時散發(fā)出糖類燒焦的味道）。蛋白質(zhì)可以誘導(dǎo)調(diào)控細胞中此類基礎(chǔ)化學(xué)反應(yīng)，它們可以讓化學(xué)反應(yīng)加速或者減緩，并且使其節(jié)奏與生物體新陳代謝相匹配。生命或許就是化學(xué)反應(yīng)的過程，但是它必定是某種特殊環(huán)境下的產(chǎn)物。生物體并不依賴于那些司空見慣的反應(yīng)，只有某些獨一無二的過程才能主宰其命運。反應(yīng)過多將會持續(xù)消耗人體能量，而反應(yīng)過少則會讓我們走向衰竭死亡。蛋白質(zhì)可以完成這一近乎不可能的任務(wù)，并且使我們在混亂的化學(xué)反應(yīng)（熵）中得以生存，就像人們鐘愛的滑雪運動總是追求險中求勝。

除此之外，蛋白質(zhì)還是組成發(fā)絲、指甲、軟骨以及支持與固定細胞基質(zhì)的基本構(gòu)件。當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)構(gòu)象發(fā)生改變后，它們還可以形成受體、激素以及信號分子，并借此打通細胞彼此之間的聯(lián)絡(luò)。幾乎每項細胞功能（代謝、呼吸、分裂、自衛(wèi)、廢物排泄、分泌、信號傳導(dǎo)、生長甚至是細胞死亡）都需要蛋白質(zhì)參與執(zhí)行。它們簡直就是生化世界里辛勤的小蜜蜂。

與蛋白質(zhì)相比，核酸是生化世界里的黑馬。1869年，就在孟德爾的文章在布爾諾自然科學(xué)協(xié)會宣讀4年之后，瑞士生物化學(xué)家弗里德里希·米舍（Friedrich Miescher）在細胞中發(fā)現(xiàn)了這種新型生化分子。米舍與大多數(shù)生物化學(xué)同行一樣，也在嘗試裂解細胞并分離出其釋放的化學(xué)成分。在眾多組分里，他被某種未知的化學(xué)物質(zhì)所深深吸引。米舍通過擰干外科敷料來收集人體膿液，然后將白細胞進行離心得到了結(jié)構(gòu)致密的螺旋狀分子鏈。此外，他在鮭魚精子中也發(fā)現(xiàn)了相同的白色螺旋狀化學(xué)物質(zhì)。由于這種分子存在于細胞核中，因此他將其命名為核素（nuclein）。鑒于該物質(zhì)呈酸性，所以它后來被改稱為核酸（nucleic acids），但是其細胞功能卻始終藏而不露。

到了20世紀20年代早期，生物化學(xué)家對于核酸的結(jié)構(gòu)有了進一步了解。核酸由DNA與RNA（核糖核酸）這對分子“表兄弟”組成。二者的長鏈中包含有四種堿基，它們沿著細繩般的分子鏈或者骨架排列。四種堿基向骨架外側(cè)凸起，就像是藤蔓上鉆出的綠葉。在DNA中，這四片“葉子”（或者堿基）分別是腺嘌呤（A）、鳥嘌呤（G）、胞嘧啶（C）和胸腺嘧啶（T）。而在RNA中，胸腺嘧啶被替換成了尿嘧啶（U），所以其組成為A、C、G、U四種堿基。然而除了這些基本細節(jié)以外，人們對于DNA與RNA的結(jié)構(gòu)和功能一無所知。

生物化學(xué)家菲伯斯·萊文（Phoebus Levene）是埃弗里在洛克菲勒大學(xué)的同事，他認為DNA的化學(xué)組成有點滑稽，四種堿基沿長鏈分布意味著它是一種極其“平庸”的結(jié)構(gòu)。萊文推測，DNA應(yīng)該是由結(jié)構(gòu)單一的聚合物長鏈組成的。根據(jù)萊文的設(shè)想，四種堿基將以某種固定的順序重復(fù)出現(xiàn)：就像AGCT—AGCT—AGCT—AGCT一樣令人感到乏味。這種序列好似某種化學(xué)物質(zhì)的傳送帶，它具有重復(fù)、節(jié)律、穩(wěn)定與簡樸的特點，相當(dāng)于生物化學(xué)界中經(jīng)久耐用的尼龍。因此萊文將其稱作“愚蠢的分子”。

即便只是走馬觀花地看一眼萊文提出的DNA結(jié)構(gòu)，學(xué)者們也足以認定它不能作為遺傳信息的攜帶者。愚蠢的分子不可能攜帶精準(zhǔn)的消息。而DNA千篇一律的結(jié)構(gòu)與薛定諤想象中的化學(xué)物質(zhì)截然不同，它枯燥乏味的分子結(jié)構(gòu)不僅毫無特色，甚至有過之而無不及。相比之下，蛋白質(zhì)具有靈活多樣的特點，它可以像變色龍一樣改變構(gòu)象，并且執(zhí)行各種各樣的功能，因此將其作為基因攜帶者顯然更具有吸引力。如果染色質(zhì)像摩爾根指出的那樣呈串珠樣排列，那么蛋白質(zhì)應(yīng)該是其中的活性組分（蛋白質(zhì)好似串珠，而DNA就像細繩）。正如某位生化學(xué)家所言，染色體上的核酸只是“分子結(jié)構(gòu)的支持物”，也可以說是凸顯基因地位的分子骨架。蛋白質(zhì)才是真正攜帶遺傳信息的物質(zhì)，而DNA不過是核酸間隙的填充物罷了。

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1940年春季，埃弗里對于格里菲斯實驗中的關(guān)鍵結(jié)果進行了確認。他從有毒菌株（光滑型肺炎球菌）中分離出未經(jīng)提純的細胞碎片，然后與無毒菌株（粗糙型肺炎球菌）混合后注入小鼠體內(nèi)。這些無毒菌株隨即轉(zhuǎn)化為具有光滑莢膜的有毒菌株并導(dǎo)致小鼠死亡。于是“轉(zhuǎn)化因子”的作用得到了驗證。與格里菲斯相同，埃弗里在觀察中也發(fā)現(xiàn)，一旦粗糙型菌株被轉(zhuǎn)化為光滑型菌株，那么其毒性就會世代相傳。換句話說，遺傳信息必定會以某種純化學(xué)形式在兩個生物體之間進行傳遞，從而使粗糙型菌株可以轉(zhuǎn)化為光滑型菌株變異體。

但是這種化學(xué)物質(zhì)到底是什么呢？出于微生物學(xué)家的職業(yè)敏感，埃弗里對實驗進行了調(diào)整，他不僅為細菌生長提供了不同的培養(yǎng)基，還在其中添加了牛心湯，同時清除了污染的糖類，最終讓它們在培養(yǎng)皿上形成集落。作為埃弗里的左膀右臂，科林·麥克勞德（Colin MacLeod）與麥克林恩·麥卡蒂（Maclyn McCarty）在加入后協(xié)助他一同完成了研究工作。眾所周知，實驗前期的技術(shù)準(zhǔn)備非常重要。到了8月初，他們?nèi)艘呀?jīng)可以在燒瓶中實現(xiàn)轉(zhuǎn)化反應(yīng)，并且提純出高濃度的“轉(zhuǎn)化因子”。1940年10月，他們開始從濃縮的細菌碎片中進行篩選，然后煞費苦心地分離每種化學(xué)成分，并且檢驗每種組分傳遞遺傳信息的能力。

他們采用了多種方法來驗證轉(zhuǎn)化因子的化學(xué)成分，其中包括：清除死菌中殘留的所有莢膜碎片，使用乙醇來溶解上述物質(zhì)中的脂質(zhì)成分，將實驗材料浸入氯仿以去除其中的蛋白質(zhì)，應(yīng)用各種酶來消化蛋白質(zhì)，將實驗溫度提高到65攝氏度（這個溫度足以令絕大多數(shù)蛋白質(zhì)發(fā)生變性）后再加入酸性試劑使蛋白質(zhì)凝固，然而所有這些手段都無法影響轉(zhuǎn)化因子的效果。雖然這些用心良苦的實驗讓他們精疲力竭，但是結(jié)果與預(yù)期相去甚遠。無論其化學(xué)成分究竟是什么，轉(zhuǎn)化因子的組成應(yīng)該與糖類、脂質(zhì)或者蛋白質(zhì)無關(guān)。

那么轉(zhuǎn)化因子到底是何方神圣呢？它能夠經(jīng)受凍融的考驗，乙醇可以促進其發(fā)生沉淀。它在溶液中表現(xiàn)為白色的“纖維狀物質(zhì)……這種物質(zhì)纏繞在玻璃棒上好似線軸上的細絲。”如果埃弗里用舌頭品嘗過這種纖維狀物質(zhì)，那么他也許能體會到一種輕微的酸澀，此外還有糖的余味與鹽的金屬感，就像某位作家描述的那樣，這種味道仿佛來自“原初之海”。他們發(fā)現(xiàn)RNA消化酶并不能影響轉(zhuǎn)化因子的活性，而只有采用DNA降解酶來消化上述物質(zhì)才能消除轉(zhuǎn)化作用。

DNA？難道DNA就是遺傳信息的攜帶者？這個“愚蠢的分子”能夠攜帶生物界最復(fù)雜的信息嗎？埃弗里、麥克勞德與麥卡蒂又進行了一系列實驗，他們分別用紫外線、化學(xué)分析以及化學(xué)電泳的方法來檢測轉(zhuǎn)化因子。無論他們采取何種方法，實驗結(jié)果都非常明確：這種具有轉(zhuǎn)化功能的物質(zhì)就是DNA。“誰又能想到會是它呢？”1943年，埃弗里在給他哥哥的信中不無感慨地寫道，“如果我們的結(jié)果確定無疑，當(dāng)然這還有待證明，那么核酸的重要性就不僅反映在結(jié)構(gòu)上，而是體現(xiàn)在這種活性物質(zhì)的功能上……其誘導(dǎo)細胞發(fā)生的改變可以預(yù)見并且得到遺傳（埃弗里在信中用下劃線標(biāo)記）。”

埃弗里想要在實驗結(jié)果發(fā)表前進行再次確認：“草率公布研究結(jié)論具有很大風(fēng)險，如果后期論文被撤回將令人十分尷尬。”但是他對于此項具有里程碑意義的實驗結(jié)果充滿了信心：“這個問題中蘊含著啟示……而這也是遺傳學(xué)家們長期以來的夢想。”后來某位研究人員曾這樣描述，埃弗里發(fā)現(xiàn)了“基因的物質(zhì)實體”，也就是解決了“基因到底源自何方”的問題。

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1944年，奧斯瓦爾德·埃弗里關(guān)于DNA研究的論文正式發(fā)表。與此同時，納粹在德國進行的滅絕行動已經(jīng)達到了喪心病狂的極限。每個月都會有成千上萬被放逐的猶太人乘坐火車抵達集中營。同時受害者的人數(shù)也在不斷增長：僅在1944年，就有將近50萬名成年男女與兒童被送往奧斯威辛集中營。而附屬營地、毒氣室與火葬場也在緊鑼密鼓地建造，許多萬人坑中都堆滿了死難者的遺體。就在那一年，大約有45萬人被毒氣殺害。截至1945年，共有90萬名猶太人、7.4萬名波蘭人、2.1萬名吉卜賽人（羅姆人）以及1.5萬名政治犯在奧斯威辛集中營慘遭殺害。

1945年初，由于蘇聯(lián)紅軍穿越凍土地帶逼近了奧斯威辛與比克瑙，因此納粹政府企圖將近6萬名囚犯從集中營及其附屬營地疏散。疲憊不堪的囚犯飽受嚴重營養(yǎng)不良的折磨，許多人都在冰天雪地的跋涉中不幸死去。1945年1月27日清晨，蘇聯(lián)紅軍攻入集中營，解救了仍然在押的7 000名囚犯，而這個數(shù)字與那些遇難者相比簡直是所剩無幾。到了此時，暴虐無道的種族仇恨早已凌駕于優(yōu)生學(xué)和遺傳學(xué)概念之上，同時遺傳凈化這個借口也逐漸被融入種族凈化的過程。但是即便如此，納粹遺傳學(xué)的印記依然非常清晰，就像一道永遠無法抹去的傷痕。那天早上，滿臉困惑的囚犯步履蹣跚地走出集中營，其中就包括一家侏儒和數(shù)對雙胞胎，而他們是門格勒遺傳實驗中屈指可數(shù)的幾位幸存者。

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或許這是納粹對于遺傳學(xué)發(fā)展做出的最后一點貢獻：它為優(yōu)生學(xué)蓋上了奇恥大辱的烙印。納粹優(yōu)生學(xué)暴行成為一部現(xiàn)實版的反面教材，而人們也開始對某些教唆勢力重新進行了全面審視。在世界范圍內(nèi)，各個國家的優(yōu)生學(xué)計劃悄然終止。1939年，美國優(yōu)生學(xué)檔案辦公室的運營資金開始明顯減少，到了1945年之后則大幅下降。對于那些最狂熱的支持者來說，他們似乎對曾經(jīng)蠱惑德國優(yōu)生學(xué)家的事實集體失憶，并且最終灰溜溜地放棄了這場轟轟烈烈的優(yōu)生運動。