分子生物學(xué)

科學(xué)與民主是一對(duì)伴生兒，科學(xué)創(chuàng)新需要民主的學(xué)風(fēng)，民主治學(xué)又是科學(xué)原創(chuàng)的催化劑， 二者不可分離，早在近代科學(xué)伊始的萌芽期17世紀(jì)初，它的啟蒙者和實(shí)驗(yàn)哲學(xué)的始祖弗蘭西斯·培根就說(shuō)過(guò)：“自然哲學(xué)的最大奧秘就是人們的激情在一班人而不是在孤獨(dú)之中出現(xiàn)，只有這樣才可能升華到較高的程度。繼而，當(dāng)我們看到其他許多人比孤獨(dú)時(shí)要活躍得多時(shí)，我們會(huì)感到悲傷、畏懼、喜悅、熱愛(ài)、羨慕。”

其實(shí)，近代科學(xué)就是有知識(shí)的人們?cè)谥惺兰o(jì)神學(xué)院中集會(huì)、交流和研討中產(chǎn)生，并滋長(zhǎng)和形成科學(xué)家群體的。

現(xiàn)代科學(xué)產(chǎn)生于大學(xué)的研究機(jī)構(gòu)和教學(xué)過(guò)程中，19世紀(jì)末X-射線和放射性是在大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室中意外發(fā)現(xiàn)的，電子則更是在對(duì)前人實(shí)驗(yàn)的比較和啟發(fā)下才發(fā)現(xiàn)的?，F(xiàn)代微觀物質(zhì)組成（原子物理、核物理和粒子物理）的探索具有實(shí)驗(yàn)家的群體性特點(diǎn)，量子力學(xué)則是一幫年輕俊秀的創(chuàng)造，但是從科學(xué)與民主相輔相成的觀點(diǎn)來(lái)看，最具有代表性的莫過(guò)于DNA和分子生物學(xué)的出現(xiàn)和發(fā)展過(guò)程，它也許可說(shuō)是科學(xué)原創(chuàng)與民主治學(xué)相融合的典范——一幅畫卷、一首史詩(shī)。

民主本來(lái)是個(gè)政治詞匯，它是專制和獨(dú)裁的對(duì)立物，但是用到科學(xué)的治學(xué)上卻具有更廣泛的內(nèi)涵： 學(xué)術(shù)交流、 平等探討、 多學(xué)科交叉、集思廣益、多學(xué)科合作和協(xié)作、活躍的學(xué)術(shù)氣氛、尊重和扶持新的想法和人才，等等。 現(xiàn)代科學(xué)活動(dòng)的顯著特色是廣選人才，發(fā)現(xiàn)和支持新想法和原創(chuàng)性人才，哪里思想活躍和善于學(xué)術(shù)交流，哪里便易于出現(xiàn)原創(chuàng)性的科學(xué)發(fā)現(xiàn)和技術(shù)發(fā)明。無(wú)數(shù)的歷史經(jīng)驗(yàn)說(shuō)明，民主治學(xué)已經(jīng)成為現(xiàn)代科學(xué)最鮮明的特點(diǎn)和特征?？ㄎ牡鲜矊?shí)驗(yàn)室的午后茶時(shí)漫談和卡皮查俱樂(lè)部，哥廷根大學(xué)門口的小餐館，劍橋分子生物實(shí)驗(yàn)室一年一周的克里克科學(xué)周，貝爾實(shí)驗(yàn)室的自助餐廳，都是眾所周知的思想極其活躍、思想交流、產(chǎn)生新想法和宜于科技創(chuàng)新的樂(lè)園?？萍紕?chuàng)新至少有12個(gè)要素，是個(gè)系統(tǒng)工程，這里僅就科技活動(dòng)環(huán)境中的民主治學(xué)方面，選擇最激動(dòng)人心的DNA和分子生物學(xué)產(chǎn)生和發(fā)展的前期經(jīng)驗(yàn)作為案例，說(shuō)明民主治學(xué)與科學(xué)原創(chuàng)的密切關(guān)系。

20世紀(jì)的前30年，物理學(xué)革命蓬勃展開(kāi)，其中以原子物理和核物理的發(fā)展最引人注目，因此分子生物學(xué)開(kāi)創(chuàng)的組織者皮魯茲（Max.F.Perutz）說(shuō)： “盧瑟福是世界上最偉大的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家?！蓖踔裣淌谠谌ナ狼皫讉€(gè)月向筆者說(shuō)：“二三十年代世界上最偉大的科學(xué)家是盧瑟福，不是愛(ài)因斯坦?！蓖跸壬菚r(shí)正與華羅庚和張宗遜在劍橋做盧瑟福的女婿福勒的研究生，工作就在卡文迪什實(shí)驗(yàn)室，自然了解當(dāng)時(shí)的實(shí)際情況，因此才會(huì)得出上述結(jié)論。實(shí)驗(yàn)物理的特點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)要求多專業(yè)的人才合作，這就需要民主學(xué)風(fēng)，盧瑟福是卡文迪什實(shí)驗(yàn)室的第四任教授，他的民主治學(xué)作風(fēng)使其成為著名的科研組織家和培養(yǎng)人才的巨匠。

用物理的方法研究蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)，開(kāi)始于貝爾納。1930年貝爾納到哥本哈根的玻爾理論物理研究所訪問(wèn)研究一年，那時(shí)，該所與卡文迪什實(shí)驗(yàn)室結(jié)成姊妹關(guān)系，玻爾為了將量子力學(xué)用到生命問(wèn)題上，提出“光與生命”關(guān)系的論題，鼓勵(lì)貝爾納研究，這位思想極其活躍的晶體物理學(xué)家兼核物理學(xué)家在1931年回卡文迪什實(shí)驗(yàn)室后，開(kāi)始籌備用X-射線結(jié)晶學(xué)的方法研究蛋白質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)室，得到盧瑟福的大度容納和有限度的支持，不久，他發(fā)現(xiàn)了蛋白質(zhì)晶體對(duì)X-射線的衍射現(xiàn)象，開(kāi)創(chuàng)了X-射線蛋白質(zhì)晶體研究的先河。

1937年盧瑟福去世，1938年貝爾納的老師、X-射線晶體物理的奠基人之一勞倫斯·布拉格（W．Lawrence Bragg）被聘為卡文迪什實(shí)驗(yàn)室的主任，此時(shí)貝爾納到倫敦大學(xué)任教授，實(shí)驗(yàn)室只留下從奧地利來(lái)的青年化學(xué)家皮魯茲。二次大戰(zhàn)爆發(fā)，皮魯茲與家中斷了聯(lián)系，經(jīng)濟(jì)發(fā)生問(wèn)題，小布拉格為他申請(qǐng)了基金，使他得以繼續(xù)工作并把他的父親接到劍橋。安下心的皮魯茲，在戰(zhàn)后有了合作者肯德魯和研究生克里克，以及后來(lái)的美國(guó)博士后沃森?？死锟藨?zhàn)前在倫敦大學(xué)學(xué)物理，戰(zhàn)時(shí)做軍事科學(xué)工作，受到量子力學(xué)奠基人之一薛定諤的《生命是什么？》的深刻影響，打算用量子力學(xué)研究生命科學(xué)，因?yàn)椴欢镞z傳學(xué)，所以到劍橋物理系念博士。沃森在美國(guó)印第安納大學(xué)用X-射線研究噬菌體，取得生物學(xué)博士，他也受到薛定諤的《生命是什么？》的影響，到哥本哈根大學(xué)做基因轉(zhuǎn)移的遺傳學(xué)研究，但是深感缺乏研究蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)條件，經(jīng)過(guò)百般努力，得知英國(guó)卡文迪什實(shí)驗(yàn)室有蛋白質(zhì)晶體X-射線研究的設(shè)施和經(jīng)驗(yàn)，終于歷經(jīng)兩大洲和五個(gè)城市才來(lái)到劍橋，與克里克一拍即合，從此開(kāi)始了有效的三年合作。

那時(shí)世界上研究蛋白質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)與遺傳學(xué)的有三個(gè)小組：美國(guó)加州的鮑林，發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)α單螺旋結(jié)構(gòu)，先后主張DNA單和三螺旋結(jié)構(gòu)；第二組是倫敦大學(xué)的威爾金森—弗蘭克林組，他們學(xué)物理出身，掌握X-射線蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)衍射圖，分別主張三螺旋和反螺旋結(jié)構(gòu)；劍橋的沃森—克里克組，閱歷最淺、基礎(chǔ)最差，但是思想?yún)s最活躍，探求力強(qiáng)，他們?cè)诳吹礁ダ士肆值腦-射線蛋白質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)照片后，認(rèn)為是雙螺旋結(jié)構(gòu)，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，終于取得成功。他們是得到晶體物理奠基人小布拉格的接納和鼓勵(lì)，得到分子生物學(xué)組組長(zhǎng)皮魯茲的幫助，并在皮魯茲和肯德魯?shù)募〖t蛋白和血紅蛋白大分子結(jié)構(gòu)研究的影響下，形成分別探討蛋白質(zhì)和遺傳基因大分子結(jié)構(gòu)的研究環(huán)境，實(shí)驗(yàn)室主任小布拉格的民主學(xué)風(fēng)和X-射線晶體物理研究環(huán)境，是DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)能夠發(fā)現(xiàn)的溫床。

后來(lái)，克里克在寫小布拉格去世的悼文中說(shuō)：W.L.布拉格是“辛勤的園丁”。這個(gè)園丁以善于選苗和將其培育成長(zhǎng)而聞名，經(jīng)過(guò)布拉格精心的培育和扶持，終于在1962年卡文迪什實(shí)驗(yàn)室取得五個(gè)諾貝爾科學(xué)獎(jiǎng)，以及后來(lái)又取得兩個(gè)諾貝爾射電天文學(xué)獎(jiǎng)。

關(guān)于取得的巨大成就，沃森后來(lái)說(shuō)：“非常重要的因素是有幸在一個(gè)博學(xué)而寬容的圈子中，科學(xué)不是個(gè)人的行為，而是許多人的創(chuàng)造?！憋@然，沒(méi)有卡文迪什實(shí)驗(yàn)室作為物理實(shí)驗(yàn)室的極大耐心和寬容，沒(méi)有該室在X-射線晶體物理和X-射線蛋白質(zhì)晶體研究背景、高分子化學(xué)和生物遺傳學(xué)的博學(xué)環(huán)境，沒(méi)有盧瑟福、小布拉格和皮魯茲的民主治學(xué)和科學(xué)管理的環(huán)境，DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)和蛋白質(zhì)大分子結(jié)構(gòu)是不可能在這里發(fā)現(xiàn)的。由于科學(xué)和民主學(xué)風(fēng)在這里有成效的結(jié)合，終于培育出生命科學(xué)的原創(chuàng)性成就，使生物學(xué)在達(dá)爾文進(jìn)化論之后發(fā)生了一場(chǎng)深刻的革命，成為現(xiàn)代科學(xué)最重要的代表性成就之一。

1962年分子生物研究組從卡文迪什實(shí)驗(yàn)室?guī)缀醣慌艛D出來(lái)，在皮魯茲的努力下得到英國(guó)生物醫(yī)學(xué)研究委員會(huì)的資助，建立了分子生物實(shí)驗(yàn)室，由皮魯茲任董事會(huì)主席，而不是研究指導(dǎo)，因?yàn)樗J(rèn)為民主討論決定研究政策比較好，負(fù)責(zé)人最好不要去指導(dǎo)研究。據(jù)蒲慕明博士回憶，皮魯茲曾經(jīng)說(shuō)過(guò)：“科學(xué)上的創(chuàng)新是不能夠組織的，從上而下的指導(dǎo)將會(huì)抹煞創(chuàng)新?！必悹枌?shí)驗(yàn)室的第二任總裁巴克萊也說(shuō)過(guò)：“研究指導(dǎo)永遠(yuǎn)不要做的是指導(dǎo)研究，也不能允許任何監(jiān)督班子指導(dǎo)研究，成功的研究是某種探索的頭腦自身尋找所取向的真實(shí)……并且給予他們探尋的自由?！?連著名的研發(fā)機(jī)構(gòu)貝爾實(shí)驗(yàn)室的總裁都得出這樣的經(jīng)驗(yàn)，何況基礎(chǔ)研究機(jī)構(gòu)的指導(dǎo)呢！外行領(lǐng)導(dǎo)內(nèi)行的論調(diào)已經(jīng)被大量歷史事實(shí)證明是錯(cuò)誤的！

沃森在完成DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)研究之后，于1956年到哈佛大學(xué)任教，從1978年開(kāi)始他擔(dān)任冷泉港實(shí)驗(yàn)室的主任，并在1994年任其理事會(huì)的主席，由于他的努力和影響，該實(shí)驗(yàn)室很快成為美國(guó)主要的癌研究中心和世界生命科學(xué)的研究圣地，1989年他被任命為美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院的主任，同時(shí)參與發(fā)起有六個(gè)先進(jìn)國(guó)家參加的“國(guó)際人類基因圖譜計(jì)劃”， 這個(gè)堪與曼哈頓計(jì)劃并列的偉大計(jì)劃在2003年由六國(guó)元首共同宣布完成，對(duì)生命科學(xué)的發(fā)展至為重要。這位偉大的科學(xué)家從科學(xué)與民眾著眼，不但將冷泉港實(shí)驗(yàn)室變成國(guó)際生命科學(xué)的研究基地，而且開(kāi)展了龐大的生命科學(xué)人才培訓(xùn)和普及工作，有300多名科學(xué)家在這里進(jìn)行創(chuàng)造性研究，每年開(kāi)20場(chǎng)國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議和近8000名科學(xué)家學(xué)習(xí)的課程。為教師和大學(xué)生提供實(shí)驗(yàn)和學(xué)習(xí)的條件，出版五種國(guó)際影響的刊物，從而為生命科學(xué)的研究和學(xué)習(xí)，以及普及工作作出重要貢獻(xiàn)。

分子生物實(shí)驗(yàn)室在1962年從卡文迪什實(shí)驗(yàn)室分離出來(lái)后，在皮魯茲領(lǐng)導(dǎo)下，發(fā)揚(yáng)卡文迪什實(shí)驗(yàn)室的優(yōu)良傳統(tǒng)，并且作出許多重要的改進(jìn)，從而發(fā)展成為國(guó)際分子生物學(xué)的研究中心。皮魯茲將這個(gè)實(shí)驗(yàn)室發(fā)展成世界分子生物學(xué)的主要研究中心，在1962年后有8人獲得了諾貝爾獎(jiǎng)。

劍橋分子生物實(shí)驗(yàn)室以及其后繼研究機(jī)構(gòu)：桑格中心和威康桑格研究所，所以能夠取得如此大的成就，皮魯茲認(rèn)為原因在于：正確地確立了發(fā)展的研究方向，成功地吸引了杰出的科學(xué)家，和創(chuàng)造條件讓他們自由工作的環(huán)境，這就是聘請(qǐng)有原創(chuàng)性的人才并讓他們?cè)谧杂蓨^發(fā)的寬松環(huán)境中做出重大科學(xué)突破。皮魯茲說(shuō)過(guò)，他不但繼承并且發(fā)展了卡文迪什實(shí)驗(yàn)室的優(yōu)秀傳統(tǒng)和民主學(xué)風(fēng)，如他把研究指導(dǎo)改為理事會(huì)主席，理事會(huì)不指導(dǎo)研究，而是吸引和保持有才能的青年人，并放手讓他們工作，研究他們感興趣的并采取手段予以實(shí)現(xiàn)。他認(rèn)為經(jīng)驗(yàn)說(shuō)明，失敗的實(shí)驗(yàn)室往往由于它們的科學(xué)家們從不相互討論以刺激思想交流，為此他建立了小吃店，供研究人員早晨喝咖啡、午餐和午后茶，提供多接觸和漫談的機(jī)會(huì)。他將卡文迪什實(shí)驗(yàn)室極其著名的傳統(tǒng)——午后茶時(shí)，改為由他的夫人主持，準(zhǔn)備茶或咖啡和好的點(diǎn)心，供大家休息和交流。他不再坐在辦公室通過(guò)秘書(shū)與大家聯(lián)系，而是坐在實(shí)驗(yàn)室的板凳上和X-射線管旁，他將辦公室門永遠(yuǎn)打開(kāi)，任何人都可隨時(shí)進(jìn)入，提出各種意見(jiàn)?？死锟松踔两⒚磕暌恢艿膶ｎ}研討班，將自己的研究心得講出來(lái)與大家交流和討論。在1986年后克魯格任主任期間，像磁鐵一樣吸引著來(lái)自世界各角落的人才，進(jìn)行交流和學(xué)習(xí)，克魯格后來(lái)當(dāng)選為皇家學(xué)會(huì)的主席?？傊瑒虻姆肿由飳?shí)驗(yàn)室及其后來(lái)演變的桑格研究所，不論在治學(xué)方法和研究環(huán)境上都采取了一系列的措施發(fā)揚(yáng)民主治學(xué)和管理，從而將當(dāng)代的生命科學(xué)推向高潮，作出一系列重大貢獻(xiàn)，生物制藥和生物工程已經(jīng)成為目前英國(guó)的重要產(chǎn)業(yè)而得到舉國(guó)上下的關(guān)注。

極其迅速發(fā)展起來(lái)的生命科學(xué)，是現(xiàn)代科學(xué)的標(biāo)志性成就之一，它的出現(xiàn)有很多原因，但是最令人稱道和感興趣的應(yīng)當(dāng)是將民主的學(xué)風(fēng)有機(jī)地滲透和融合到科學(xué)原創(chuàng)的活動(dòng)之中，這個(gè)成功的經(jīng)驗(yàn)值得長(zhǎng)官制封建意識(shí)濃重的我國(guó)科技界認(rèn)真借鑒和學(xué)習(xí)。