20世紀的科學怪傑：鮑林(53)

五三

　　§血清學者

　　與林奇的論戰堅定了鮑林對於他和莫斯基提出的蛋白質氫鍵鏈模型的信念——這一信念使他進入了全新的而又完全出乎自己意料的研究領域。

　　1936年春天，在洛克菲勒醫學研究院作完一個關於血紅蛋白的報告之後，鮑林收到一張紙條：你能否在離開紐約之前花一兩個小時探討一些雙方都感興趣的研究課題？署名為卡爾·蘭德施泰納①。

　　①蘭德施泰納（Karl Landsteiner，1868—1943），美籍奧地利免疫學家、病理學家，發現A、B、O、AB血型及MN血型系統、RH因子，獲1930年諾貝爾醫學獎。

　　鮑林知道這個名字。蘭德施泰納是一個具有國際聲譽、備受尊崇的奧地利醫學研究者。五年前，他因發現了ABO血型而獲得諾貝爾獎，使人類第一次能夠安全地輸血，從而拯救了無數的生命。蘭德施泰納在晚年來到美國繼續從事對血液的研究，特別是對組成免疫系統的血清中介質的研究。鮑林對這一邀請和這個人懷有強烈的興趣。第二天，他來到蘭德施泰納的實驗室，受到了一位貌似貴族的科學家的歡迎：蘭德施泰納相貌出眾，一頭灰色的短髮，身材高大挺拔，留著唇髭，身上保留著一股早年在維也納養成的優雅和自信的風度。他用微帶口音的英語邀請客人坐下，接著向鮑林談起他試圖解決的一樁疑案。

　　蘭德施泰納解釋說，這與抗體，一種特殊的幫助肌體抵禦感染的蛋白質分子有關。鮑林對血紅蛋白的報告使他認識到，也許鮑林可以幫助他解釋一些觀察得到的結果。比如說，身體可以製造出具有上萬種，甚至上百萬種不同特異性的抗體，每一種抗體能夠識別並鎖住一種目標分子，或稱之為抗原。例如，肺炎球菌的抗體只能夠辨別並吸附具有特定構造的抗原，而不會理會鏈球菌特有的抗原，反之亦然。蘭德施泰納用一些人造化學物質充當抗原進行了一些實驗，證明這一特異性非常精確：在某些情況下，一些隻在幾個原子上存在差異的抗原對某一抗體的反應是截然不同的。

　　當然，尚無人瞭解這一特異性；例如，酶對其作用物目標分子的作用就是相當專一的。但是一種酶只有一種對應的作用物。對應於成千上萬種目標物，可以製造出各種特定的抗體，包括人造化學物質。蘭德施泰納說，有些事情困擾著他。比方說，抗體獲得特異性的化學機制是什麼？諸如抗體這樣的蛋白質分子是如何區別不同抗原之間的差異的？是什麼力量使抗體和抗原互相結合的？肌體如何能夠這麼精確地製造出那麼多抗體？對於那些從未接觸過的合成目標物，肌體是怎樣知道該如何塑造抗體蛋白質的？

　　鮑林對於這些問題一竅不通——不過他第一個反應是，答案肯定與分子的構造形式有關。但是他喜歡蘭德施泰納，覺得他是一個令人著迷、興趣廣泛的思想家（「一個了不起的人，」他不久之後就對人這麼說）。他被蘭德施泰納的研究工作深深吸引了。蘭德施泰納所從事的免疫化學這一新的領域可能為研究蛋白質結構和特異性提供有效的工具。在兩人見面結束時，鮑林向蘭德施泰納表示他會思考這些問題，並將再次和他見面。

　　但是，他首先得在這方面接受一點速成教育。他當即買了一本蘭德施泰納最新的關於免疫學的書，在回帕薩迪納的火車上閱讀。書的第一頁就引起了他的興趣。蘭德施泰納寫道：「動植物物種的形態學特徵構成了描述性自然科學的主題，同時它們也是物種分類的標準。但是直到最近人們才意識到，如在晶體範疇中一樣，在生物體中，化學性質的差異對應於結構上的差異。」鮑林發現了一個與自己相近的思想家，一個能在兩句話中將生物學、化學和晶體學結合在一起的人。他對蘭德施泰納對肌體的研究發生了濃厚的興趣，比如免疫系統是如何使每一個動物能夠辨認自身和非自身物質的化學差異的。

　　車窗外的農田飛速地向後掠去，鮑林沉浸在蘭德施泰納的書中。蘭德施泰納跟隨偉大的埃米爾·費歇爾學習化學，促使免疫系統的研究成了一門獨立的化學學科，並根據已知的有機化合物來完善產生和測量抗體活性的體系。這一工具可以產生兩方面的作用：第一，抗體可被用作精細的探針，來辨別緊密相關的有機分子的結構差異，其中也包括蛋白質；第二，挑選的抗體可以作為探針來研究抗體的結構。由於無人知道抗體的結構以及抗體是如何與目標結合的，這一領域充滿著未知數、自相矛盾的發現以及令人困惑的實驗結果。多數免疫學家來自生物學或者醫藥領域，似乎缺乏化學知識或懷有偏見。換句話說，開拓免疫學領域的時機已經成熟。

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　　在回到帕薩迪納的時候，鮑林已經決定將一部分時間投入免疫學研究。他和莫斯基正在給他們的蛋白質變性理論作最後的修飾，鮑林開始將抗體與他關於蛋白質是由氫鍵聯結起來的分子長鏈的思想聯繫起來。他理所當然地認為，抗體和所有分子一樣，其性質是由其結構決定的。能不能設想它們的構造是為了迎合某一特定的抗原，就像手套緊密地套在手上一樣？形狀互補是一個早就存在的思想，最初是由保羅·埃爾利希在19世紀末提出的——他運用的詞匯是鎖和鑰匙——其後又有人對這一理論作了改進。

　　但是，鮑林的思路是全新的，是從變性的角度出發的。新塑造的抗體分子是否可能像一個變性分子，其氫鍵斷裂，長鏈展開成一條直線？如果它與一個抗原接觸，兩個分子將會受到一股微弱而又不確定的力的吸引——範德瓦爾斯力及抗原和抗體上電荷相反區域之間的靜電引力。能量因素將會使抗體和抗原之間產生最大的接觸；當抗體的帶電原子靠近抗原表面帶相反電荷的區域時，自由能最少，而範德瓦爾斯力最大。抗原和抗體結合得越緊密，這種微弱而又不確定的力就會使更多的抗原和抗體相結合，這一配對的系統也就越穩定。抗體將會自然地根據抗原的形狀來塑造自己，就像一團濕泥壓在硬幣上會留下印記一樣。回到加州理工學院後不久，鮑林就完成了一篇有關抗體形成過程的論文初稿。

　　接著他把這篇論文放到了一邊。首先得完成同莫斯基合作的那篇論文。隨後諾伊斯去世了，鮑林和密立根之間的麻煩也開場了。鮑林並沒有完全忘掉免疫學——他開始閱讀有關的資料，並且對互相矛盾的研究結果越來越感到不滿——但是他並沒有在免疫學上花費過多的時間。

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　　蘭德施泰納又將他拉了回來。鮑林在1937年11月以貝克講座主講人的身份在康奈爾大學講學時，驚喜地又一次見到了他。這位老人是專程到伊薩卡來看望鮑林的。免疫學並非是他見鮑林的唯一目的——蘭德施泰納還想向鮑林探聽一下自己到加州理工學院任職的可能性——但是他們一旦開始討論抗體，就再也停不下來了。鮑林回憶道，蘭德施泰納將短暫的訪問變成了「在一個複雜領域裡人們所接受過的最佳講座」。在四天集中的小型免疫學討論班上，蘭德施泰納回答了鮑林的種種問題。鮑林在過去的一年裡在所閱讀的資料中發現了許多彼此矛盾的研究結果，蘭德施泰納一一澄清了他提出的疑問。鮑林將蘭德施泰納稱為「免疫學之父」，熱切地建議密立根邀請他到加州理工學院來工作。

　　但是，他的這一願望沒能實現——密立根抱怨說，接受每一個希望退休後來南加利福尼亞的陽光下安度晚年的前諾貝爾獎金獲得者代價太高了——而且鮑林的注意力又岔到了別的事情上。在1938年和1939年，他仍然思考著、談論著抗體——實際上，他對抗體的高漲熱情促使生物系的一些學者開始製造果蠅基因的抗體和基因產品——但是克萊林實驗室正準備開張，他的新房正在建造，貝克講座需要繼續，多蘿西·林奇需要聲討，還有《化學鍵的本質》需要寫作。同時由於他手下沒有一個人瞭解如何進行免疫學方面的實驗，所以他對於全力以赴地進入這一全新的領域還有些猶豫不決。

　　1939年7月，蘭德施泰納又一次向他發出了信號。這回，他在《科學》雜誌上發表文章，將鮑林和莫斯基的蛋白質結構理論和抗體的形成聯繫在一起。在解釋抗體的特異性時他寫道：「可考慮的一種想法是，以不同的方式來折疊同一條多肽鏈。」

　　這與鮑林不謀而合，他開始對自己的理論作發表前的最後雕琢，以免別人搶得先機。已經有一些免疫學家陸續發表論文，認為抗體以抗原作為自己成型的模板，但是他們一般的想法是，這一過程是在不斷加長的蛋白質鏈上按次序排列氨基酸，而鮑林認為這一方法過於複雜。他關於一成不變的蛋白質鏈扭曲成特定形狀的想法更為簡便易行，

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