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载2005年4月16日《文汇报》

 

从大肠杆菌到大象:缅怀分子生物学的黄金时代

钮卫星

 

  就象地球上总有一些地方会成为风景名胜,吸引人们前往游览,留人驻足赞叹;在时间的长河中也总有这样一些片断,被人们当做黄金时代来缅怀。分子生物学创立的年代无疑就是这样一个值得人们缅怀的黄金时代。
  分子生物学现在似乎离我们很近,DNA这个词已不再是科学文献的专用名词,从新闻到广告,从报纸到电视,它到处充塞我们的视野;分子生物学创立的年代说起来离我们也不遥远,它就发生在上个世纪;但是那个年代里的人和事离我们普通读者却显得相当遥远。好在美国科学史教授霍勒斯·贾德森(Horace Judson)以他的生花妙笔写就的《创世记的第八天:生物学革命的缔造者们》(The Eighth Day of Creation: Makers of the Revolution in Biology,中译本《创世纪的第八天:20世纪分子生物学革命》,上海科学技术出版社,2005年1月)可以带领我们回顾那个英雄辈出、高潮迭起的分子生物学的革命年代。
  生命是什么?这是个经典难题。所谓分子生物学,可以理解成是在分子水平上通过结构功能的相关变化来理解生命系统。在二十世纪最初的20多年里,以孟德尔的工作被重新发现为契机,导致摩尔根、缪勒等人对遗传和突变的深入研究,并促使人们迫切希望知道基因到底是什么?1944年67岁的艾弗里证明基因的化学对应物是脱氧核糖核酸(DNA)。1950年查盖夫发表文章阐明了DNA的四种碱基中腺嘌呤和胸腺嘧啶、鸟嘌呤和胞嘧啶的摩尔比率总是接近1的实验事实。1951年前后罗莎琳德·富兰克林拍摄了高质量的DNA晶体X射线衍射照片。沃森和克里克在这些实验基础上,并在鲍林提出的蛋白质α-螺旋结构的激励下,在1953年提出了DNA三维结构的双螺旋模型,并推测碱基对的专一配对方式是遗传物质可能的复制机制。宇宙大爆炸学说的提出者伽莫夫受沃森、克里克工作的启发提出了遗传密码的概念,设想DNA通过某种编码的方式控制蛋白质的合成,进而控制生物的生长。但是问题的解决远没有那么简单和顺利。在接下来曲折婉转的20多年里经过了许多人的努力,特别是莫诺、雅各布和尼伦伯格等人对信使RNA(核糖核酸)的发现及其功能的确认,才最终使克里克等人得以破译三联体遗传密码,从而弥合了从基因到蛋白质之间的裂缝,也弥补了摩尔根1933年出版《胚胎学与遗传学》一书后所表达的遗憾——摩尔根对易夫如西说过他不能把书名的两部分连接在一起。
  当然上面这样一段乏味的简介是无法概括那样一部70多万字的鸿篇巨制的。要了解分子生物学创立过程中的峰回路转、柳暗花明等等种种激动人心的场面,读者只有亲自去阅读《创世记的第八天》。而笔者阅读全书之后,觉得有以下几点体会想谈。
  首先,考察分子生物学的创立和进步模式,从方法论层面看,还原论仍大有用武之地。生命无疑是最为复杂的一个系统,但为了了解它,人们不得不从追求其中的简单性和一致性入手。就象牛顿通过思考苹果的落地,最后得到月亮和行星的运行规律;莫诺也自信地说:从大肠杆菌得到的真理也会适用于大象。无论是摩尔根的果蝇,还是德尔布鲁克的噬菌体,或者是麦克林托克的玉米,或者烟草花叶病毒,或者肺炎双球细菌,它们都跟伽利略斜面上滚动的小球和牛顿的苹果一样,是从复杂性中抽取的简单性,通过它们最终能完成对复杂现象的简单认识。这种认识事物的方法被称作还原论,有人赞,有人贬,但它毕竟是我们人类智力进化的一个产物和认识自然的一种有效手段。
  其次,从分子生物学的创立过程可以看出它极大地获益于其他科学领域尤其是物理领域的进步。在上个世纪早期,X射线和放射性同位素在物理学领域内也还都是新事物,但它们被适时地运用到了分子生物学的研究中。如果没有它们,DNA的X射线衍射图和硫、磷的放射性同位素追踪实验都无从谈起。至于不少物理学家转行为生物学家,带来物理学的思想和方法,这点已是为人们熟知的事实。1933年玻尔打破行业藩篱作了“论光和生命”的演讲,他的学生德尔布鲁克深受启发,开始用量子力学思想来研究“基因分子”。薛定谔继而写了《生命是什么》一书来宣传德尔布鲁克的思想,从而引导了一大群人立志投入生物学研究。沃森、克里克、威尔金斯、本泽、雅各布等人都自述是受了薛定谔的书的影响而投入生物学研究行列的。
  第三,如果说科学的目的是从复杂现象中抽取简单性和规律性,那么科学史研究的目的之一就是把科学的事实和史实放回到历史背景中去。就这一点而言,《创世记的第八天》也是非常成功的。作者贾德森在上个世纪60年代作为美国《时代》杂志驻欧洲的科学记者,对参与分子生物学革命的130多位科学家进行了长达10年的追踪采访,因此他得以在书中勾勒出一幅宏伟的科学史画卷,把这个分子生物学的学术江湖中门派林立、能人辈出、既竞争也合作的场景描绘得淋漓尽致。作者对噬菌体小组、卡文迪许实验室、巴斯德研究所沃利夫的阁楼、伽莫夫的RNA领带俱乐部等“门派”的细致描写生动地还原了分子生物学黄金时代的现场感。
  最后,书中对一些主要科学家的性格刻画也相当传神,如谦虚、稳重、专注的佩鲁茨;活泼、开朗、有领导才能的克里克。沃森则被描写成一幅学术界的“坏小子”形象。作者有时仅寥寥数笔就能达到这个目的。譬如1959年9月在哥本哈根召开的一个关于基因碱基序列和蛋白质的氨基酸序列的线性相关性的会议上,74岁的玻尔也做了报告,而沃森“在会议的大部分报告时间都在全心全意地阅读报纸并把报纸弄得很响;几天后,当他自己开始做报告时,几乎每个科学家都带来并打开了报纸。”
  然而,也不是每个革命的参与者都愿意看到最后的结局的。反对还原论的查盖夫认为分子生物学是一种文明的堕落,它标志着生物学中某些长久文明传统的结束。确实分子生物学排除了生命的某个层次上的神秘性。有人评价查盖夫是热爱神秘性的,他那样的科学家有时不忍心解决他们的问题,他们欣赏这些问题的神秘,不想看到它们消失。因为神秘也正是一个问题最动人的地方。
  查盖夫是怀旧的。作者贾德森某种意义上也是怀旧的——他在沃森的《双螺旋》中读到的也是伤感的怀旧,他缅怀分子生物学被创立的那个黄金时代。在该书第二版新添的尾声中,作者对上个世纪70年代以后分子生物学走向规模化、工程化的趋势,似乎没有什么积极的评价。看到基因被媒体炒作,学术被商业污染,作者直言跟随分子生物学那个单纯的年代而来的是“我们现在的无耻年代”。

 

 

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