20世紀的科學怪傑：鮑林(95)

九五

　　DNA的清晰圖形是很難獲得的。隨便取一根頭髮，就能用Ｘ射線拍攝到角蛋白的清晰圖形，但DNA則需要從細胞核中分離出來，並旦要將它與粘附在一起的蛋白質分開，這一過程是非常困難的。那時，分離DNA的技術一般都會在某種程度上破壞分子，最終產品將是DAN的鈉鹽，全名為脫氧核糖核酸鈉。但是，分離過程中分子結構是怎樣改變的？仍然有人表示不解，即使是經過純化的脫氧核糖酸鈉用於Ｘ光衍射也是非常困難的。那時阿斯特貝裡在30年代獲得的最初幾幅Ｘ光圖形，還有他在1947年為了說明自己對DNA結構的新見解而公開的一張新照片，就是正式發表的文獻中可以使用的全部資料。但是，這些資料並無多大的價值。從球蛋白中得到的Ｘ光圖形提供的數據很雜亂，難以用於成功的分析，而阿斯特貝裡的DNA照片提供的數據又太少。對於這些圖形中循環段的尺寸和量級，鮑林可以得到一些粗糙的看法，但是這些圖形尚不夠清晰，從中無法歸納出更多的信息。

　　鮑林需要更加清晰的Ｘ光照片，因此，他打算給威爾金斯寫信。一位學者，積極參與某個項目的研究，得到了一些原始的數據，還未用某種形式發表，就將其拱手讓人，這種情況應當說是少見的。但是，奧斯特力圖讓鮑林相信，威爾金斯無意用他所掌握的照片做許多事情，何況奧斯特還認為這些照片拍攝的時間已經很久了。於是，1951年夏末的一天，鮑林利用機會致函朗德爾的實驗室，問他能不能看一看威爾金斯保存的資料。

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　　威爾金斯在讀了鮑林的來信後，拿不定主意自己到底應當怎麼辦。

　　威爾金斯是一位身材瘦削戴著眼鏡的物理學家，事業上至今尚未取得多大的成就。在此一年以前，他在一件事情上倒頗有收穫：他找到了一種方法，可以用來拍攝世界上最為清晰的Ｘ光照片。這是他在研究脫氧核糖核酸鈉溶液時無意中發現的。這種物質溶解于水時，形成了一種具有粘性的溶液。威爾金斯發現，用玻璃棒一端小心地蘸一下這種溶液，然後緩慢地拉起，這種物質就會被拉成像蛛絲那樣精細的纖維。那些很長的DNA鏈顯然順著這些纖維排列起來了。威爾金斯想起，伯納爾曾發現球蛋白處於潮濕的狀態下拍出來的照片更清晰，因此，他將Ｘ光攝影機安置在濕度很高的地方，然後對著被拉起的纖維拍攝了Ｘ光照片，其結果比阿斯特貝裡拍得的圖形不知要清晰多少倍。照片上存在大量的亮點。威爾金斯的這一結果可以馬上用來證實這樣的結論：DNA具有循環有序的晶體結構，因而其奧秘是可以解開的。

　　但是，他一個人無法解決這一問題。威爾金斯是一位多才多藝的人物——他在開始自己的科研生涯時就為曼哈頓計劃中鈾同位素的分離作出了貢獻——但是，在讀互光照片的問題上，他沒有受過良好的訓練，況且在金斯學院，由於缺乏研究Ｘ光圖片的設備，他的工作也受到影響。因此，他在1950年就決定暫不公開發表他拍到的照片，希望將來有機會時。再透徹地分析有關的數據，並要用更好的設備來重新拍攝這一類照片。這樣，事情就擱了下來，而奧斯特卻將其理解為威爾金斯缺乏興趣。實際上，在這段時間裡，威爾金斯一直在籌建更好的實驗設施，並希望取得有關方面的幫助。

　　時間到了1951年1月，威爾金斯已經搞到了新的設備，並且找到了一個能使用這種設備的人，她就是才能出眾的青年晶體學家羅莎琳德·富蘭克林。富蘭克林曾對難以研究的煤製品一絲不苟地用Ｘ光作過精細的研究，並且因此而出了名。遺憾的是，威爾金斯和富蘭克林兩人之間的關係一開始就磕磕碰碰不和諧。威爾金斯認為富蘭克林是他雇來協助他工作的，因此，他馬上就把他的Ｘ光照片以及他的互光纖維攝影室全部交給了她，同時還將自己的一名研究生分配給她當助手。

　　但是，在富蘭克林方面，她以為自己是受雇來展開獨立的研究工作的。收到鮑林的來信時，這兩個人已經鬧翻了，如何進行DNA研究，一時還理不出頭緒，因此要回答鮑林的請求就更加困難了。此時富蘭克林本人拍攝了質量更高的Ｘ光照片，並且以照片主人的身份展開乃DNA結構的研究。威爾金斯也有志於研究這一種結構——他希望得到富蘭克林的幫助。威爾金斯心裡明白，要是他將照片送給鮑林，他和富蘭克林兩個人都可能被鮑林打敗。他開始注意到，DNA也許是一種螺旋，鮑林已經用過這一種形態的結構使英國人處於尷尬的境地，因此，威爾金斯越想越擔心。整整一個星期裡，他將鮑林的來信拿起又放下，默默地思考有沒有其他對付的力法。最後，他提起筆來回信稱，他非常遺憾，他本人希望更加仔細地看一看他保存的資料，然後才能公開這些Ｘ光照片。

　　鮑林並沒有灰心，他又寫信給威爾金斯的上司朗德爾，提出了同樣的要求。朗德爾愛莫能助，回信說：「威爾金斯和另外一些人都忙著要弄清楚如何讀懂脫氧核糖核酸的Ｘ光照片。無論考慮到他們的研究，還是考慮到我們整個實驗室所作的努力，將這些照片交給您，恐怕都是不妥的。」

　　這已是8月份的事。鮑林將DNA問題放了下來。到了11月，《美國化學學會學報》上刊登了一位名叫愛德華德·朗溫的人撰寫的一篇論述DNA結構的文章。鮑林一下子就看出這篇文章的結果是錯誤的。根據鮑林的觀點，DNA分子中的磷酸應當有一個磷原子，周圍是4個氧，圍成一個四面體，這就意味著每個磷連結著5個氧原子。鮑林為了寫一篇論文，剛剛複習過一遍磷的化學特性。在他看來，朗溫的模型完全是胡編亂造的結果。他向《美國化學學會學報》發出一封信談論了這一點。事實證明，鮑林是正確的。

　　更為重要的是，這使鮑林開始思考DNA是如何構築起來的問題。朗溫將磷放在分子的中央，相應的平面堿基伸向四周。這完全是可能的——阿斯特貝裡拍攝的Ｘ光照片並沒有排除這樣一種排列的方式——而且這還有助於解決一個重要的問題：DNA的四個堿基有兩種大小，也就是兩個雙環嘌呤和兩個較小的單環嘧啶。比方說，這就是一個螺旋，阿斯特貝裡的照片已經表明可能就是這一種結構。如果設法將不同大小的堿基排列在一個長螺旋分子的內側，那就存在如何裝配和堆放的問題。將這些堿基朝外放置，就比較容易設想出分子的模型。這與蛋白質螺旋分子的情況正相似，讓各個氨基酸側鏈在螺旋的中心朝外放，就比較容易得到阿爾法螺旋的模型了。

　　鮑林設想，如果堿基朝外，那麼螺旋的內核就應當是由磷酸堆積起來的。磷酸聚集在中間，堿基就朝外。這與Ｘ射線的資料是吻合的。在讀到朗溫的論文後，在鮑林的頭腦中，DNA結構的問題就已轉化為如何將磷酸堆積在一起的問題了。

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　　鮑林再次放下DNA問題而重新回到蛋白質研究的時候，上面敘述的情況就是他已經達到的水平。1951年秋天，他收到了一封邀請信，要他去參加英國皇家學會的一次特殊的會議，專門討論英國學者就他設想的結構而提出的許多問題。日期定在1952年5月1日。

　　鮑林非常想參加這一次會議。1951年底和1952年初的幾個月，他一直在做與會的準備。他和科裡對自己提出的結構，特別是對肌蛋白和膠原蛋白的結構，又進行了試驗和修飾，同時還重新進行了思考。就肌蛋白而言，問題的一個方面就在於，從中拍到的Ｘ光照片很少是清晰的，因此，鮑林親自動手並烘乾了兩百張樣片。這些照片大多數是用貽貝作為試驗樣品拍攝的，這些貽貝來自於設在科羅納·德爾·麥爾的加州理工學院海產養殖場。

　　根據他新拍到的照片，他得出結論認為，肌蛋白的大部分是由阿爾法螺旋構成的，另外大約有10％的東西在Ｘ光照片上看上去有點怪；他和科裡打算在以後再弄清到底是什麼。至於膠原蛋白，科裡準備了一份長達20頁的用於內部傳閱的資料，證明就是他們兩人提出的三螺旋索結構。科裡還加倍努力分幾個階段猛攻溶菌酶結構的問題，他希望自己能成為確定球蛋白完整結構的第一人。在這個問題上，鮑林的實驗室又再次與布拉格的研究組展開了競賽，科裡的對手就是佩魯茨和肯德魯，他們兩個人此時正在用血紅蛋白和肌紅蛋白做著同樣的工作。

　　1952年回月，鮑林開始為他春天的歐洲之行作具體的安排。在這次行程中，除了參加皇家學會的5月會議外，還要去法國圖魯茲大學接受名譽博士的稱號，順道再訪問幾所西班牙的大學。他向有關方面提出了延長護照的申請。

　　接下來，又一次發生了一件令人心煩意亂的事。

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