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20世纪的科学怪杰鲍林

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12 宏伟计划
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科研中应担负何种角色这一更加广泛的问题有着紧密的联系。由于政府对战时研究项目投入了大量资金,使得科研资助的大环境迅速发生了变化。政府对基础科学的大规模支持无疑将以某种形式继续下去,因此基金会不再需要像战前那样,对类似鲍林计划那样的大项目进行资助。而且,自从大萧条时期出现所谓“人类科学”的观念以来,基金会服务社会的目标也发生了变化。它的资助重点从基础科学转向了农业和社会科学,特别是那些能促进某些国家发展的研究项目,这些国家被认为是未来几十年中的民主基地和反共前哨。

    在这样的大背景下,像鲍林计划这种规模宏大的基础科研项目,不管它有多么好,获得资助的希望都是非常渺茫的。在董事会一次次讨论的过程中,资助数额不断缩减,到1948年终于有了定论:资助十万美金一年,总共七年。

    这只是鲍林梦想的六百万美元的一个零头。尽管如此,这已经是加州理工学院历来所获得的最高单项资助之一,并且也是基金会在战后给予基础科研项目的最高资助额了。这些经费使得鲍林的化学系成为全国最富裕的化学系之一,并已足够在一段较长的时期内支持鲍林计划的实施。有这笔钱以及其他私人赞助,有鲍林和比德尔的亲密合作和领导,有一批他们吸引来的杰出青年科学家的加盟,加州理工学院有望在随后的十年内发展成为全美国分子生物学这一新兴学科的摇篮,而且可望成为全世界最重要的基地之一。

    取得这些业绩的原因何在?韦弗认为,“这完全是比德尔和鲍林的功劳。他们两人如同两个凝聚核心,围绕着他们,新思想不断地产生和交流,如同一个分子系统中各种类型的共用电子围绕着两个中心旋转,并以一定频率相互换位一样。就我所知,这种优势是其他任何学校所没有的。”

    果酱和猪食

    然而,用化学键来比喻比德尔和鲍林两人间的关系并不十分贴切。他们两人相处得很好,并且在加州理工学院的化学系和生物系之间建立了一种紧密的合作关系。两个系的教师相互参加对方的研讨会,还常常打破学科界限相互提供咨询和帮助。但是这种联合阵线的出现,主要地不是出于联合研究的需要,而是为了争取更多的资助。等到洛克菲勒基金的资助一到手,鲍林和比德尔就基本上按照各自的方向相互独立地开展研究了。他们之间的关系与其说是相互交流,倒不如用另外一个词来描述更加恰当,这个词就是“互补性”。在战后的那几年里,分子互补性变成了鲍林的基本研究对象。

    互补性是从鲍林的免疫学研究中引申出来的一个概念。鲍林把抗体和抗原之间的联结解释成某种精确的分子配合;一种相互补充、丝丝入扣的啮合,使得两者接触面处的原子极端接近,从而形成微弱的范德瓦尔斯力。鲍林的解释为理解其他生物学现象提供了一条途径。鲍林开始意识到,生命在分子层次上看主要地就是一种特异性,就是体内的分子能够辨认某些目标分子,并且只能和这些目标分子相结合。抗体与抗原之间酶与其作用物和基因之间,以及在它们相互生成的蛋白质衍生物之间,都以某种神秘的方式相互辨认并仅与特定的对象相联结。形成这种精巧的生物特异性的机制尚不为人所知,但是鲍林认为,以精确的互补性形状作为研究基点之一的思路为弄清这种机制提供了钥匙。

    鲍林认识到,他研究抗体的主要成果是显示了分子结构与生物特异性之间的关系。兰德施泰纳在1943年逝世前,曾要求鲍林为他新版的免疫学专着撰写一章关于特异性的化学基础的内容。鲍林把这一章起名为“分子结构和分子作用力”,其中简明地总结了他关于蛋白质分子能够辨认和联结特定的目标分子的机理,为希望了解有关理论的读者提供了入门性介绍。鲍林强调指出,分子形状是决定一切的。精确的、互补的、丝丝入扣的形状使分子紧密啮合在一起,并通过累积起来的弱键作用联结成整体。而化学反应,正如大多数化学家所认为的那样,都是通过分子间的特定反应而形成强力的共价键或离子键,因此与弱键机制是完全不同的。

    发表于1945年的这一章内容,不仅首次阐明了现代结构化学和免疫学之间的关系,而且还首次雄辩地证明了一个事实:在分子层次上发生的大多数甚至是全部的生物现象均可通过创造性地应用公认的化学原理而得到解释。由于这部分内容发表于免疫学的专着中,因此在化学界没有引起多少反响,然而对战后那些读过这本书的青年生物学家和免疫学家却产生了巨大的影响。例如,后来的诺贝尔奖得主。免疫学家乔舒亚·莱德布格认为,这章内容是鲍林所写的最重要的论着之一,对于那些缺乏经验的分子生物学家来说,这是一本帮助他们弄清大量复杂问题的指导书。

    把免疫特异性归结为分子能够取精确的互补性形态的思想,既符合鲍林和德尔布吕克在1940年发表的论文中提出的理论,又符合鲍林和莫斯基关于蛋白质结构的设想:蛋白质是由氢键联结起来的有着精确形状的链状分子。然而,这个思想的适用范围已远远超出了免疫学。

    1944年,

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