20世紀的科學怪傑：鮑林(77)

七七

　　到40年代後期，通過鮑林、馬利肯和他們的追隨者對量子化學的艱苦深入的研究，有兩點變得越來越清晰：分子軌道理論和價鍵理論的核心內容在本質上是一致的；而分子軌道理論學派為分子的定量化研究提出了更簡單、更有用的工具。潮流從價鍵理論轉向了分子軌道理論。

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　　在法國舉行的這次辯論會上，馬利肯被允許的發言時間跟鮑林得到的一樣長，這個事實本身說明了他的分子軌道理論已經有了巨大的影響。一整大的報告雖然再次證實鮑林是一個更有吸引力的演講者，但辯論的結果卻清楚表明，在過去的十年裡，除了對金屬的價鍵研究取得一些新成果外，鮑林在價鍵理論方面並沒有做多少重要的工作。他的注意力轉向了其他方面。然而馬利肯卻堅持在分子軌道理論領域裡耐心耕耘，不斷完善有關方法，他的方法已經更加適應新一代化學家的需要。一天的辯論結束後，並沒有什麼立時顯現的後果，也沒有大批人員的陣營轉移；但它證實了一種發展趨勢，即在未來的十年裡，量子化學家將更歡迎分子軌道理論。烏龜追上了兔子。

　　討論會後，馬利肯和他的妻子來到鮑林在巴黎下榻的公寓參加晚會。當鮑林在眾多化學家和物理學家中間周旋應酬時，馬利肯夫婦靜靜地坐在一邊。晚會氣氛歡快，說笑聲此起彼伏，人們時不時借用化學鍵開善意的玩笑。此外還有馬利肯至今記得的「無數瓶的香濱」。鮑林女兒琳達即興表演了一段獨舞。晚會一直延續到深夜。然而，馬利肯卻悄悄地先行退席，在睡覺之前，他還要抓緊時間做一點研究工作。

　　§鐮狀細胞

　　鮑林5月份回到倫敦後，到劍橋作了三次報告，這使他有機會對布拉格的卡文迪什實驗室作出第一手的評估。佩魯茨十分樂意充當嚮導。他非常欽佩鮑林，認為鮑林是世界科學界的巨人。佩魯茨記得，當自己還是一個窮學生時，曾向女友借錢買了一本用過的舊書《化學鍵的本質》。他說，這本書「把我早先讀過的教科書中的化學知識從平面轉換成了三維世界」。鮑林對佩魯茨關於血紅蛋白的研究成果印象深刻。他的研究表明，血紅蛋白分子總體上呈橢圓形。更重要的是，它看起來像是一堆堆蛋白質圓柱體，每個柱體的直徑為10埃到11埃，沿著分子長軸的方向排列。鮑林注意到這個結果也許與他幾星期前在病床上用紙折出的螺旋結構的尺度相符合。

　　但是他沒有把這個想法說出來。「我並沒有（向佩魯茨）提起這件事，」鮑林說，「我總覺得還有點問題——很可能某個可笑的錯誤逃過了我的注意。」佩魯茨的血紅蛋白Ｘ射線衍射圖顯示了5.1埃的反射，而這不可能存在于鮑林的螺旋模型中。用未經證實的猜測把水攪混是毫無意思的，也沒有必要把新的設想公開出來，讓卡文迪什研究小組更快地深入到蛋白質結構研究的最後細節中去。

　　事實上，鮑林為在卡文迪什實驗室的所見所聞而暗自焦急。布拉格——他很體面地接待了鮑林但仍然拒絕談專業——把他的實驗室建設成了一個晶體研究的窗口，實驗室裝備了各種最新的設備，使用這些設備的是那些最有才幹的研究者。與此相對照，鮑林在加州理工學院的裝備就顯得陳舊落後了。「他們的設備是我們的五倍之多，也就是說，他們可同時拍攝30張Ｘ光照片，」鮑林寫信告訴他的助手休斯說，「我認為我們必需毫不拖延地擴充我們的Ｘ射線實驗室。」

　　鮑林又一次顯示了強烈的競爭意識，他感到又要與布拉格展開一輪競賽，而這次是為了更大的獎項而競爭。他不無憂慮地看到布拉格研究小組有很大的獲勝機會。「我擔心我們會輸給英國對手，」鮑林寫信給科裡這麼說，並在信中描述了佩魯茨等人關於蛋白質結構的研究成果，「他們已經開始觸及問題的核心，並正在想方設法取得突破……我認為他們取得了十分驚人的進展。」作力對策，鮑林要求科裡改變研究的策略。他看到英國人利用蛋白質消化酶把蛋白質大分子分裂成中型分子——由大約26個氨基酸分子串成，這樣大小的分子更加適宜于作Ｘ射線分析；他因而要求科裡做同樣的事情。科裡有很強的敬業精神，他回信這樣答覆：「我急不可待地希望立即投入蛋白質研究，我想跟英國人好好地比一比。」

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　　在餘下的那些日子裡，鮑林一家在英國過得很愉快。琳達和彼得喜歡他們的學校，同時也喜歡結交新朋友；克萊林在倫敦德雷根小學的拉丁語測驗中取得了第一名，使大家吃了一驚。鮑林繼續在牛津講學，直到春季結束。5月份，他得到了洛克菲勒基金會批准給他70萬美元資助的好消息。這筆資助用於他和比德爾的宏大合作項目：用分子生物學的方法開展蛋白質結構和其他問題的研究。6月份，他和愛娃在牛津跟孩子們和其他朋友一起慶祝他倆結婚25周年。

　　7月份，鮑林在阿姆斯特丹一次大型科學會議上報告了自己關於金屬結構的新設想。他在黑板上寫滿了數據，然後自己躲到黑板後面講話，逗得與會者開懷大笑。一天鮑林走在阿姆斯特丹的大街上，看到一個婦女的外套被夾在電車的門縫裡，人被電車拖著跑。他立即從後面追上去，一面扶起這個婦女，一面猛敲車門，直到售票員停下車子鬆開她為止。鮑林表現出的天不怕地不怕的莽撞脾氣給朋友們留下了難忘的印象。鮑林全家接著到了瑞士，後來又再到法國過了兩個星期。在此期間鮑林從巴黎大學又得到了一個榮譽學位。

　　到他準備返回加州理工學院的時候，鮑林腦子裡已充滿了新的設想。離開美國的這段時間，使鮑林有機會與歐洲最優秀的科學家進行交流並受到啟發，也使他能靜下心來仔細思考一些問題。用價鍵理論處理金屬鍵的思路，關於蛋白質螺旋結構的設想，均使他感到滿意；對於與馬利肯的辯論，他自己的感覺也挺不錯；他的腦了裡充滿著其他設想，卻急需驗證。他在給科裡的信中這麼說：「我覺得這次花這麼長時間出國訪問是非常值得的，這裡的環境有利於我思考問題並找出解決問題的辦法。」

　　他訪問歐洲的成果在他回到帕薩迪納以後開始表現出來了。在幾個月時間裡，他寫出了一系列論文，這些論文總結了他的互補性理論以及他在巴黎報告過的金屬結構新理論；進一步論述了抗體的作用，氫化鈾的結構，纖維性硫的穩定性，雙價氧的鍵能以及血紅蛋白的結構，Ｘ射線對果繩的作用，等等。文章所涉及的主題從科普性的「今日世界與化學」到專業性非常強的「類胡蘿蔔素的順、反異構性」，分別發表在法國、德國、英國和美國的雜誌上。從1948年到1949年的兩年內，他發表文章的總數達到創記錄的30篇。

　　在這些數目眾多的論文中，有一組文章特別引人注目。這組文章報告了鮑林領導下的研究鐮狀細胞貧血症病因的小組所取得的成果。

　　得到這個結果並不容易。鮑林的看法是，變異的鐮狀細胞血紅蛋白之所以在脫氧後發生結晶現象，是由於細胞的結構發生了變化。然而在很長的時間內，從醫學博士轉過來研究化學的青年學者依泰諾（鮑林在1946年秋季指派他研究這個問題）卻找不出正常人的血紅蛋白與鐮狀細胞貧血症患者的血紅蛋白在結構上的重要區別，它們有相同的細胞重量，給出相同的酸基滴定曲線。由於鐮狀細胞血的供源很難找到，因此他的研究進度就更緩慢了。所有的鐮狀細胞貧血症患者均為非洲裔美國人，他們大多住在美國南部，在加州難得有幾個病例。開始時鮑林和依泰諾嘗試與洛杉磯黑人社區的醫生達成協議，取得少量的血樣；後來有一陣他們勸誘病人直接來加州理工學院供血，付給他們少量酬金。最後鮑林在路易斯安那的圖萊恩大學找到一個醫生，他可獲得大量的這類血液並能滿足鮑林的全部研究所需。

　　一旦擁有充裕的血源，鮑林就讓依泰諾觀察不同的化學藥品對鐮狀細胞血紅蛋白的影響。依泰諾的研究證實，氧氣在發生鐮狀形變的過程中發揮著作用，在一定幅度內減少含氧量會加速紅細胞的鐮狀化。在這一發現的基礎上，他們提出了一種快速診斷鐮狀細胞病的測試法，鮑林和依泰諾還聯合寫出了第一篇有關這個課題的論文。依泰諾還證實，血液中加入一氧化碳後（一氧化碳會與血紅蛋白不可逆轉地結合在一起，從而阻止氧氣的進入），能夠防止紅細胞出現鐮狀彎曲。根據鮑林的推測，所在的變異似乎都局限在血紅蛋白分子裡。

　　這個結果說明了為什麼正常的血紅蛋白和鐮狀細胞血紅蛋白看起來那麼相像。原來能夠探測到的兩者之間的區別只是分子所帶電荷的微小差別。依泰諾把血紅蛋白分子分割開來，發現這種差別局限在分子的蛋白質部分，即珠蛋白部分，而不發生在含鐵的血質部分。對一個很大的分子來說，這只是一個微小的變化。需要利用極為敏感的探索工具才能進行深入的研究。

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