20世紀的科學怪傑：鮑林(54)

五四

　　這一理論還能解釋困擾一些學者的一個問題，即抗體是「兩價的」，能夠同時與兩個抗原結合，將它們聚合在一起。測試抗體的一個一般性試驗是將抗體同抗原混合，看它們能否形成渾濁的沉澱物。如果有沉澱產生，則說明抗原和抗體結合到了一起。鮑林熟知，在有些情況下，分子首尾相連，形成化學沉澱物，他推測抗體同樣如此。能夠與兩個抗原相結合的抗體是形成抗原一抗體一抗原一抗體沉澱物的最容易的一種方式。

　　在鮑林的腦海中一幅圖像開始成形：一個「變性的」新抗體開始從一個抗體生產細胞中生長出來。長出的一頭會和一個抗原接觸，並與之結合。鏈的中段會往復折疊成一堆餡餅的模樣，形成一個類似於球體的形狀，這可以滿足表明抗體是球蛋白的那些數據。氫鍵將這一堆餡餅聯結在一起。接著剛剛從細胞中脫離出來的抗體鏈的另一頭會和另一個抗原相結合，形成一個「兩價的」抗體結構。這一簡單的方法巧妙地解釋了無數抗體是如何從一種簡單的蛋白質結構中生成的，沉澱物是如何產生的，合成化學物質的抗體是如何形成的，當然還能解釋通過形狀互補，不確定的弱力體系如何促成抗體與抗原相互結合的。

　　1940年1月，芝加哥大學免疫學的一位青年助理教授丹·坎貝爾獲得一份獎學金來到加州理工學院，鮑林讓他做一些驗證性的實驗，而自己則對抗體理論作發表前的最後定稿。還有一些問題有待解決。他這一理論的威力不僅在於簡單，而且還因為通過它可以作出一些具體的可以驗證的預測。比如，按照鮑林的理論，一個抗體分子的兩端可以和一個抗原上的同樣的反應點相結合，可以和同一個抗原上的兩個不同的反應點相結合，也可以和兩個完全不同的抗原相結合。然而這一類雙重反應的抗體，一個可以同兩個不同的抗原反應的分子，從來沒有被發現過。蘭德施泰納的實驗結果與這一構造相距甚遠。坎貝爾來校之後，鮑林和蘭德施泰納在那年春天互相郵寄血清和抗體樣本試圖解決這一難題，但是沒有任何進展。

　　兩人之間的通信使鮑林認識到，他和自己免疫學的導師在思考問題上的方法並不一致。鮑林回憶說：「我發現蘭德施泰納和我在對待科學研究的方法上迥然不同。蘭德施泰納會問，『這些實驗觀察到的結果會迫使我們如何認識世界的本質呢？』而我會問，『哪一種最為簡單、通用和令人滿意的世界觀可以涵蓋這些觀察結果，並與它們並行不悖？』」在這一點可以得到確認之前，鮑林決定暫不發表自己的論文。當驗證工作被證明相當棘手時，他決定將研究工作繼續深入下去，寄希望於新的實驗會支持自己的想法。

　　第二項預測具有更為深遠的意義。如果鮑林的理論是正確的，那麼就有可能在實驗室中人工製造出抗體來。先小心地將普通的血紅蛋白變性，然後在抗原的作用下將其復原。由於動物和人的血清血紅蛋白非常容易獲得，有可能廉價、純淨、安全地大量生產針對任何危險病原的抗體來。面對一個垂死的患肺炎的病人，醫生可以從冰箱中取出一小瓶針對這一特定細菌的抗體來，有效地治癒病人。鮑林想像著以工業規模製造出種種靈丹妙藥。人造抗體將給醫藥行業帶來一場革命。有人會因此而一夜暴富。他讓坎貝爾同時對這一問題展開研究。

　　1940年春天，鮑林期待著實驗的結果。他對發表自己的觀點尚缺乏信心，因而開始在科學會議上分發闡述自己思想的論文手稿。每個人似乎都對他的理論很感興趣，儘管在確切的實驗結果出來之前沒有人會完全接受他的思想，連蘭德施泰納對他的抗體形成理論也只是抱謹慎的樂觀態度。

　　坎貝爾的研究工作於事無補。儘管他的實驗證明了鮑林對抗體二價性的認識，但是最關鍵的部分——雙重抗體試驗和人造抗體——沒有取得令人信服的結果。但是鮑林覺得自己已經等得夠久了。實驗結果並沒有證明自己的理論，但是同時也沒有推翻自己的理論。他的論文畢竟只是一篇理論文章，是對進一步實驗的指導，而非最終的定論。1940年6月，鮑林將自己關於抗體形成的論文送交《美國化學學會學報》。

　　這篇論文看來是又一個令人振奮的成功之作。論文體現了鮑林慣有的簡潔和自信的風格。文章一開始就回答了鮑林提出的幾個問題：「哪一種最為簡單的分子結構可以用來解釋觀察到的抗體的性質？形成這樣一種分子，最簡單、最合理的過程是怎樣的？」鮑林令人信服地指出，兩價的抗體分子，每一頭與一個抗原的某一表面互補，對解釋沉澱反應來說既是充分的，也是必要的。他描述了蛋白質鏈的折疊如何能使抗體獲得具有某一特異性的形狀。他解釋說，通過幾個相對較小的力的共同作用——帶正電和帶負電區域之間的靜電引力，氫鍵，範德瓦爾斯力——就可以形成將抗體和抗原結合在一起的「膠水」。而這一點正是他的理論最令人著迷的一面。抗體，這些結構最為精確的蛋白質，是通過自然界中這種最弱和最不確定的連接方式獲得其特異性的。

　　對於自己的理論在很短的時間內取代了以往的模板理論，並成為抗體成形最主要的理論，鮑林又驚又喜。他欣喜地收到幾百封請求將他的論文複印的信函，這超過了他以往的任何一篇論文。

　　他再次進入了一個新的領域，將威力無窮的結構化學帶進了免疫學研究中。他再次高奏凱歌。

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　　就在鮑林將抗體論文送交發表前，他在校園裡散步時遇見了馬克思·德爾布呂克，一個專攻生物學的物理學家。這位對新生物學的奧秘感興趣的跨學科學者同樣受到洛克菲勒基金的資助；鮑林十分欣賞這位德國移民，他認為德爾布呂克通過病毒這樣最簡單的生命形式展開生物學研究是「很有道理的」。德爾布呂克知道鮑林近來對抗體情有獨鍾，就建議他閱讀一下帕斯卡·約爾丹最近幾年的一些文章。這位德國學者在這些文章中提出，兩個一樣的分子在量子力學共振的作用下，會彼此吸引。

　　他認為，這一現象可以幫助解釋諸如基因和病毒——照他的說法，甚至還包括抗體——那樣的分子為什麼具有精確地複製自身的本領。鮑林對此產生了極大的興趣，他和德爾布呂克一起到圖書館中將約爾丹的這些論文找了出來。德爾布呂克記得，在研究了五分鐘之後鮑林就宣稱，約爾丹的理論是「胡扯」。幾天後，鮑林對德爾布呂克說：「我就此問題給《科學》雜誌寫了一個短箋；你我聯合署名如何？」德爾布呂克對這篇文章沒有做任何實質性的工作，但是他不想失禮，因而同意簽上自己的名字。

　　鮑林的「短箋」後來被證明具有預言的性質。他和德爾布呂克合作的「生物工程中分子間作用力的實質」在1940年夏天發表在《科學》雜誌的討論欄中。文章首先用鮑林典型的直截了當的語言反駁了約爾丹關於共振是相同分子間引力基礎的觀點——「我們的結論為，約爾丹運用這一理論的方式是錯誤的，他以此為出發點來解釋生物現象的做法是不可取的」——接著鮑林陳述了自己的觀點：「我們……覺得在對分子間引力和分子的酶綜合作用的討論中，應當著重考慮互補性。」互補的形狀就像沖模和硬幣的關係，正是這種關係造就了生物學中的特異性。鮑林特別強調了在分子複製自身的情況下這樣一個概念的重要性，即「互補性也許就是一致性」。

　　除了打擊了約爾丹之外，這篇短文在浩瀚的文獻中幾乎沒有泛起一絲漣漪。直到多年之後，它才被重新發掘出來，並被科學史專家頌揚為一門新科學的奠基之作，是「分子生物學的宣言」。DNA將成為互補性和一致性合二為一的一種分子。

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　　連續幾個月，鮑林向韋弗表達了自己對免疫學日益高漲的興奮之情，特別還說明這是人工製造抗體的機會。鮑林在1941年初提出了一項非正式的資助申請：每年兩萬美金，用以全面開展免疫化學研究的一個項目。這筆錢將使加州理工學院能夠雇用三個研究助理，三個研究生助手，一個訪問教授，一屋子的實驗用動物，一個用最好的儀器配備起來的實驗室。這筆錢相當於鮑林為整個結構化學所作的預算，韋弗在2月份訪問加州理工學院期間，告訴鮑林他的要求「太過分了」。

　　鮑林將申請數額壓縮了幾乎一半。韋弗首先請教了這一領域內的一些知名學者。蘭德施泰納和其他人告訴他說，人工製造出抗體將具有「革命性」的意義。在韋弗的積極遊說下，洛克菲勒基金同意在三年中每年向鮑林提供一萬一千美金以資助他的免疫學研究工作。這筆錢使鮑林能夠永久地雇用坎貝爾，給一位前途遠大的青年博士後戴維·普萊斯曼提供資助，並添置了足夠的設備、兔子和注射器以開展實驗工作。

　　在韋弗接觸過的眾多科學家中，唯一的稍帶警告口氣的意見來自尖刻的英國生物化學家諾曼·皮裡。韋弗在筆記中寫道，皮裡希望「鮑林不要在一些假設之上再堆砌另一些假設，不要堅持針對每一種可能的情況作出這一假設，現在應該靜候實驗的證據。」換句話說，皮裡希望鮑林不要「重蹈林奇的覆轍」。

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