情有獨鍾(2)_學達書庫

二

　　一九四一年夏天，德爾布呂克在冷泉港實驗室安排和薩爾瓦多·盧裡亞見了一次面。兩人開始合作。這一合作開創了一個具有歷史意義的先例。四年以後，德爾布呂克第一次舉辦了夏季噬菌體講座，以「向物理學家和化學家傳播新福音」。德爾布呂克講授大綱的核心是「探索基因的物理學基礎」，不單對基因在染色體上的物理學位點進行探索，而且也探索組成並解釋遺傳機制的物理學實際定律和分子結構。一九五三年，因詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克裡克發現DNA的結構而使這一探索得以實現。

　　從它的結構上，沃森和克裡克能夠推斷出DNA是怎樣執行遺傳物質所必需的功能的，也就是說它是如何複製和表達的。這是一個歡快的時刻，按照沃森和克裡克的說法，遺傳信息是以密碼形式貯存的，也就是說，如所周知，DNA是「生命的母分子」。遺傳信息傳到RNA這種中間物分子上。通過一系列奇跡般的物理-化學的變化過程，隨後RNA就作為合成具有遺傳特徵的蛋白質（或酶）的模板。信息從DNA到RNA到蛋白質——這幅圖畫就這樣形成了，它是有說服力的、令人滿意的，同時具有相當權威的。弗朗西斯·克裡克把它稱為「中心法則」。這個名稱被接受了。在接下來的十年裡，生物學家們繼續經歷了那種發展和激動，那情景是科學的革命時期才會有的。

　　這幅速寫畫的許多方面同信奉牛頓學說的物理學家們所描繪的宇宙圖畫非常相似。兩者都是從高度機械論考慮問題的，看上去只有細節是忽略了。兩門學科的每個基本定律都盡可能用最簡單的體系明確表達出來——對物理學家來說，是兩個質點的相互作用，對生物學家來說，則是最小最簡單的有生命的生物——噬菌體或者僅比噬菌體稍大稍複雜的細菌。幾乎所有的分子生物學工作者所研究的細菌都是大腸桿菌。從大腸桿菌到其餘有生命的世界，可能只是一小步。據說諾貝爾獎獲得者、法國人雅克·莫諾德說過，對大腸桿菌是正確的，對大象也就是正確的。少數生物學家，其中包括巴巴拉·麥克林托克，繼續研究著較高等的生物，但最有朝氣、最有前途的年輕的工作者們則已轉而從事噬菌體和細菌的研究工作。玉米遺傳學的術語，一度是訓練所有生物學家的主要內容，很快就變得難以理解了。

　　假使許多生物學家相信自己已基本瞭解了這門學科，他們有時候必然會感到所有能引起興趣的問題都已經解決，剩下來的只是撰寫論文的工作了。在六十年代末期，許多著名的分子生物學家已在尋找新的領域，以投入他們的精力和天才。

　　事實證明，如果認為生物學家們對這門學科已研究到了盡頭，這種擔心（或者對這情況感到滿意）就為時過早了。對大腸桿菌是正確的，對大象卻是不正確的；正如後來所出現的情況那樣，對大象甚至常常不正確。科學史上常會發生這樣的事，正當滿懷信心地向目標邁進的時候，卻增加了許多使人感到惱火的和出人意外的資料。在以後的十多年裡，新的發現層出不窮，使過去很單純的畫面，大大地複雜化了。根據許多人的理解，那是對中心法則的根本挑戰。

　　克裡克最初是這樣清楚地表達中心法則的主要論點的，「一旦『信息』進入蛋白質，它就不能再出來。」信息只從DNA流向RNA再流向蛋白質。這一論點的主要關鍵是，信息發源於DNA，之後，它是不可更改的。

　　中心法則的原始形式無法說明這樣一個事實：細胞所製造的蛋白質，看來是隨著細胞的化學環境不同而不同。到一九六〇年，雅克·莫諾德和弗朗西斯·雅各布進行了關鍵性的修正。莫諾德和雅各布制訂了遺傳調節的原理，它考慮到了環境控制蛋白質的生產率這個因素，但仍保留了中心法則的基本原則。他們設想蛋白質是被DNA譯成密碼的，但是在這樣做的時候涉及到許多開關，每一個開關都可以開和關一個轉譯蛋白質密碼的基因（或稱為結構基因的基因群），按照他們的理論，開關本身是兩種不同的遺傳因子——操縱基因和調節基因——構成的。它們同一個特殊的化學基質一起，抑制或激活結構基因。有關的化學基質的有效性是由細胞的化學環境依次決定的。

　　經這樣一修正，中心法則現在就比以往任何時候都更扎實了，應用的範圍也大大地擴大了。至少在原則上，它看起來已使酶控制這一困難領域得到解決並且具體化了。確實，信息現在「能夠從蛋白質中出來」，但僅僅是以調節蛋白質生產率的形式，DNA以特殊的開關對蛋白質的生產率進行控制。這裡所介紹的這一反應仍完整地保留了中心法則最基本的特徵：從DNA流出的信息仍然是單向的。這項成果，使雅各布和莫諾德在一九六五年同安德烈·爾沃夫共同獲得了諾貝爾獎金。

　　在大西洋彼岸，巴巴拉·麥克林托克從一九五〇年起就曾試圖使生物學家們注意她所證明的玉米「控制因子」。一九六〇年末，當莫諾德和雅各布的論文在《彙報》上發表時，她是這篇論文的最熱心的讀者之一。她滿懷激動地給她的法國同行以完全支持，並迅速在冷泉港召開了一次會議，把他們的工作與她自己的工作進行了比較。此後不久，她在一篇論文裡詳細闡明了這一比較。她先把論文送給莫諾德和雅各布，之後送交《美國自然科學家》。霍勒斯·賈德森在《第八個創造日》中報道了分子生物學的革命，「他們因她迅速支持而高興。」

　　麥克林托克的研究工作，不僅被傳導到了不同的大陸，傳導到了更為廣泛而複雜的生物，而且可以說，傳導到了不同于莫諾德和雅各布的生物學世界。作為分子生物學家，莫諾德和雅各布集中力量研究大腸桿菌。而麥克林托克，作為一個經典遺傳學家，則研究玉米。莫諾德和雅各布用生物化學分析作為工具，測定重要的遺傳交叉的作用。而麥克林托克使用了博物學家更熟悉的技術——她觀察玉米葉子和籽粒的彩斑和模式，以及它們在顯微鏡下所顯示出來的染色體的表型。他們尋找的是分子的結構，她則尋求概念的結構，把有關的結構以及結構與功能之間的相互關係結合起來，就能證實這一概念的結構，並使之成為現實。

　　他們所使用的工具、技術和術語，符合他們所研究的生物體、環境和時間。從一九四四年開始，麥克林托克的工作應歸入經典生物學的範疇。它首先是前分子的。在開始，甚至在證明遺傳物質是DNA的時候，麥克林托克還是領先的。與此相對照，莫諾德和雅各布的工作則完全滲透了分子生物學時代的精神，中心法則時代的精神。但是，他們同麥克林托克一樣，相信調節結構對遺傳水平進行操縱，存在著兩種調節基因。麥克林托克證明控制因子在結構基因的附近（基因直接控制特徵），它看來同雅各布和莫諾德的「操縱」基因很相似；她的「激活」基因，則同他們的「調節」基因相似，而能獨立定位。麥克林托克在論文裡，把玉米和細菌作了比較；在這兩個例子裡，「『操縱』基因將只對它自己系統裡特殊的『調節』因子有反應。」

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