正文 16 生命的奧秘

偏離航道

此時,鮑林的注意力頻繁地在政治與科學間來回穿梭。政治活動將他置於受人攻擊的地位,研究工作則成了他擺脫重壓的手段。在出版社一再催促下,他於1949年完成了《普通化學》一書簡易本的編寫工作。此書更適宜於達不到加州理工學院水準的大學一年級新牛,因而讀者面更廣,他用錄音機口述,讓秘書整理成文,然後再由他作最終的潤色。他的另一部書名為《大學化學》,1950年問世,也甚為暢銷。1950年,鮑林購買了一輛嶄新的英國造兩座位綠色賽車,作為他給愛娃·海倫的生日禮物。

鮑林繼續在思考蛋白質的結構。1950年春,懷恩巴姆案發生時,勞倫斯·布拉格、約翰·肯德魯、馬克思·佩魯茨等人在《皇家科學院學報》上發表了一篇專文,題目為「晶體蛋白的多肽鏈結構」。鮑林見到這一標題時,心裡一怔:難道布拉格的研究小組已取得突破,趕在他前面摘取了桂冠,將一種蛋白質結構中的原子一個一個都分得清清楚楚了?

他讀了正文,心裡才好受了一些。布拉格小組的這篇論文很奇怪,全文沒有一個中心的議題,東拉西扯,猶如在洗衣房繩子上晾衣,七拼八湊地羅列了蛋白質種種基本的類型,缺乏令人信服的證據,更無明確的方法可用來鑒定具體的蛋白質到底屬於哪一種類型。有些屬於螺旋狀結構,另一些則是旋轉式鏈結構。鮑林很清楚,其中任何一種結構在化學上幾乎都是無法輕易地予以否定的。布拉格及其研究組沒有明確地指出到底是哪一種結構,更沒有對蛋白質的最終結構作出清晰的定論。他們只是對阿斯特貝里提出的摺疊緞帶結構這一陳舊的觀點有氣無力地表示認同而已。

在布拉格小組的這篇文章中,鮑林從字裡行間也讀出了一些令人頗感興趣的內容。這篇文章的作者根據自己對有關結構元素的理解——鮑林滿意地注意到,作者還特別採用了加州理工學院發表的關於氨基酸形狀和尺寸的詳細資料——構造出蛋白質結構的種種模型,同時也考慮到使其具有最終形狀的力,並且還特彆強調了氫鍵的概念。鮑林本人原本也會這樣做。

顯而易見,布拉格在競爭中被鮑林規則擊敗的十五年時間裡,已經學到了一些東西。鮑林在1948年卡文迪什實驗室度過的那幾天時間,對他也產生了一定的影響;就在鮑林回國後不久,布拉格對佩魯茨和肯德魯由粗到細的研究方法進行了補充,強調整體蛋白質的結構,並且像鮑林那樣對各種氨基酸的結構逐一進行了考察。

不過,鮑林完全可以放心,他知道布拉格仍然不懂如何正確地玩這一場隨機性遊戲。布拉格在1950年的論文中,在對蛋白質結構進行猜測時,並沒有從化學特性方面施加足夠的限制來充分縮小思考的範圍。舉例來說,這位英國人顯然不相信肽鏈一定要保持剛硬和平直,他們設想的模型幾乎都可以發生扭轉或彎曲,鮑林認為這是不可能的事——這也是為什麼他們設想會有二十種而不是只有幾種可能性的一個原因。另一方面,他們都附上了鮑林認為不必要的一個限制。在卡文迪什的這個研究小組認為,他們的螺旋模型中完整的每一圈所含的氨基酸數目必定是一個整數——很可能是3或4。哈金斯在他1943年的論文中也曾犯過這一個錯誤,認為這是一個整數。其思維方法是,既然蛋白質螺旋結構經歷了結晶的過程,那麼其基本的重複單元——也即所謂的空間組合——就一定會顯示出一種可以用整數來描述的對稱性。由於阿爾法角蛋白螺旋結構被認為是由完整的一圈組成的,那麼,沿著鏈向上不斷重複,藉助於空間組合對稱性這種思維方法,認為每一圈中氨基酸個數是整數,也就理所當然了;這樣,每一圈都應當在氨基酸骨架的同一相位點上開始和結束。

但是,對鮑林來說,這並非是顯而易見的事。他在牛津大學摺疊他的紙質螺旋模型時,注意力集中在化學原理上,並沒有留意結晶的圖式。他草草擬想出來的模型並沒有涉及到每一圈中氨基酸個數是不是整數的問題。然而,一旦想到這一點,他卻怎麼也看不出為什麼非此就不可。在讀了布拉格的1950年論文後,他開始想起,有關這個整數的結論,與30年代蛋白質研究人員對「魔幻數」的癖好有著千絲萬縷的聯繫。正是相信這種美妙整數的錯誤導致林奇陷入了怪圈而不能自拔。鮑林認為,自然界不是以那樣的方式運作的,未必按數學方程的要求創造出各種生命體;自然界比這要懶散得多,更具有機會主義的意味——自然界喜歡用最簡便的方式行進,這種方式需要的能量最少——這也是建立最穩定的化學結構所採用的方式!

布拉格研究組並沒有搞到這一頂桂冠,但是他們的論文卻使鮑林重新聚精會神地回到了競賽的跑道上。兩年以前從英國回來時,蛋白質曾經是他最為優先考慮的課題,他曾吩咐幾位研究人員加緊這一方面的研究:科里及其同事在氨基酸和小型縮氨酸的結構研究方面仍然處於世界領先的地位,他們的研究結果證實了鮑林關於肽鍵是平直的思想;科里還和一個研究小組對一種完整的球狀蛋白——溶菌酶作了研究,他們將其切割成細小的片段,在色譜圖上予以分隔,一一進行研究;鮑林指示研究人員將汞那樣的常見重元素的原子摻入蛋白質鏈,以便於進行X光分析;另有一名新同事傑克·科克沃德使用了泰氏電泳儀,搜集球狀蛋白的電荷分布和一般特性的有關信息。1948年與1949年之交的冬天,物理學客座教授赫爾曼·布蘭遜來訪,鮑林安排他詳盡地考察一下蛋白質螺旋結構到底有哪些可能的模型,「看一看我是否遺漏了什麼。」這種模型必須滿足鮑林提出的兩個條件:肽鍵是平直的,氫鍵數取最大值。重要的是,鮑林撤去了布拉格研究組附加的一個條件。他對布蘭遜說,我們沒有足夠的理由可以相信,螺旋結構的每一圖中氨基酸個數一定是一個整數。布蘭遜在懷恩巴姆(此時他尚未受到作偽證的指控)的幫助下,利用自己掌握的數學知識,使用極為精確的建模設備,開始工作起來,就螺旋結構的課題,構造了幾十種不同的模型。

此時,鮑林將注意力轉到了其他事情上。他於1949年1月開始擔任美國化學學會主席,政治活動佔用他的工作時間更多了。關於鐮狀細胞貧血症的研究已經開花結果。在1949年末和195M初的幾個月里,鮑林花費了大量功夫,並利用上述成果作為起跳點,企圖在分子學層面上一舉攻克諸如癌症和心臟病那樣的醫學問題。「我感到很有把握,將醫學研究更加緊密地與基礎科學最先進的前沿成果聯繫起來,就一定能在戰勝疾病方面取得長足的進步,」他這樣寫道,「而要做到這一點,唯一的途徑是將醫學研究看作為推進基礎科學實驗活動的一個必不可少的組成部分。」他希望創造一種場所,讓依泰諾那樣的年輕醫學博士能基於對分子作用的認識採取一種新的醫學研究方法。為此,他開始規劃建造一幢新的大樓,這幢大樓中將設置一個醫療化學實驗室。這個實驗室將是介於他的克萊林化學實驗室和比德爾的科克霍夫生物學實驗室之間的前沿陣地,工作人員也將來自這兩個方面。他打算用新的視角開展醫學研究。

1950年1月,在比德爾的幫助下,鮑林向洛克菲勒基金會正式提議建造這樣一個場所。但是,韋弗給他當頭潑了一盆冷水,聲言生物學和化學首先應當加強自身的研究,用不到去開闢新的戰場。再說,資助建造大樓,這也不屬於基金會的業務範圍。那年春天,鮑林和比德爾花了好幾個星期寫信,奔波於紐約的街頭巷尾,尋求其他基金會和醫藥公司的贊助——例如,他們要求克萊斯吉基金會資助150萬美元——但是,他們的要求全都落空了。這兩位加州理工學院的學者發現,慈善家們和醫生們一樣,誰都顧不上花一點時間去了解一下分子型疾病的概念,這些人甚至認為「醫療化學」是一個「混淆視聽」的術語——不但有含混不清之弊,而且有危言聳聽之嫌。他們只肯給加州理工學院研究組一些小額短期資助。

無望取得資助,鮑林只能回過頭來繼續研究蛋白質螺旋結構。在此之前的秋天,布蘭遜和懷恩巴姆經過一年時間的研究,得到這樣一點結論:蛋白質只有兩種螺旋結構——鮑林在牛津時曾經考慮過其中的一種——不但能滿足氫鍵最大化和肽鍵平直性這兩個條件,而且能使各個原子相互靠近而不重疊。在螺旋的每一圈中,兩種結構中比較緊密的一種大約有3.7個氨基酸,比較鬆散的一種有5.1個氨基酸。鮑林已經清楚,蛋白質只可能有兩種螺旋結構,但他仍然不想將其公之於眾。還是他早在英國時就看到的老問題:大多數學者認為,螺距是螺旋結構的一個重要參數,阿爾法角蛋白經X光反射所得數據是5.1埃。但是,這兩種螺旋結構都與這一數據不符。布蘭遜和懷恩巴姆的研究工作證實,鮑林此時正在思考的那種比較緊密的螺旋結構,很可能就是角蛋白的結構,螺距卻是5.4埃。「我非常堅定地認為,這種結構應當符合X光的有關數據,」鮑林回憶說,「因此,我決定再等一等。」

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