群星薈萃的RNA領(lǐng)帶俱樂部

○ 湯 雙

1953年夏天，著名理論物理學(xué)家、大爆炸宇宙論之父伽莫夫（George Gamow，1904-1986）在加州大學(xué)伯克利分校的校園里碰見手里拿著最新一期《自然》期刊的阿爾瓦雷茨（Luis Alvarez，獲1968年諾貝爾物理獎），阿爾瓦雷茨告訴他里面有一篇沃森和克里克（James Watson，F(xiàn)rancis Crick，同獲1964年諾貝爾生物與醫(yī)學(xué)獎）寫的文章很有意思。阿爾瓦雷茨所說的，就是那篇具有劃時代意義的關(guān)于DNA（脫氧核糖核酸，是一種儲存遺傳指令、引導(dǎo)生物發(fā)育與生命機(jī)能運(yùn)作的生物大分子）雙螺旋結(jié)構(gòu)的文章，它是人類在通往發(fā)現(xiàn)生命奧密的道路上邁出的關(guān)鍵一步。伽莫夫回去后仔細(xì)讀了沃森和克里克的文章，立刻意識到了它的重要意義，并認(rèn)定自己在這個前途無量的領(lǐng)域里也應(yīng)插上一腳，有所作為。盡管那時他并不懂生物學(xué)，甚至對化學(xué)也所知有限。在從伯克利返回華盛頓的路上，他給在劍橋大學(xué)卡文迪許實驗室工作的沃森和克里克寫了一封信，向他們提了一系列有關(guān)DNA中核酸序列如何決定遺傳信息的問題。沃森和克里克收到信后卻沒敢立即回信。原因很簡單，在科學(xué)圈里，伽莫夫是出了名的喜歡捉弄人的家伙，他們可不想被他愚弄，授人以笑柄。直到若干天后又收到了伽莫夫?qū)懙囊黄嘘P(guān)DNA的核酸序列如何決定蛋白質(zhì)的氨基酸序列的論文草稿之后，他們才確定伽莫夫不是在開玩笑。在這篇論文里，基于DNA中核酸的排列必須遵從一定的組合規(guī)則，伽莫夫建構(gòu)了一個非常簡單的模型，并得出需要以三個核酸一組才能為20個氨基酸編碼的重要結(jié)論。他的思路雖然是對的，結(jié)論卻是錯的。實際過程遠(yuǎn)比他想象的要復(fù)雜得多，蛋白質(zhì)的氨基酸序列需要經(jīng)過RNA（核糖核酸，主要分三類，最重要的功用是在細(xì)胞復(fù)制過程中對DNA中儲存的遺傳指令進(jìn)行轉(zhuǎn)錄、識別和轉(zhuǎn)運(yùn)以及合成所需的特定蛋白質(zhì)）的傳遞才能完成。即便如此，他的想法為后續(xù)的研究指出了正確的方向，仍然意義重大。

沃森、克里克和伽莫夫很快成了好朋友。1954年夏天，伽莫夫聽說沃森和克里克會去美國著名的避暑勝地鱈魚角的伍茲霍爾海洋生物實驗室工作一段時間，他于是向那里的一位友人借了一所臨海的小別墅，這里就成了伽莫夫、沃森和克里克幾乎天天聚會的地方?？死锟擞幸欢侮P(guān)于那時的回憶：“絕大多數(shù)的下午，杰米（沃森的昵稱）和我都會去那所小別墅，與伽莫夫一起坐在岸邊討論各種各樣的問題——從基因編碼到漫無邊際的閑聊，有時候就在那兒看伽莫夫給路過的漂亮女孩兒用撲克牌變戲法。在那些日子里，科學(xué)研究的節(jié)奏不像現(xiàn)在這么忙亂”。對于今天做科學(xué)研究的人們，這種悠哉游哉的日子肯定是一去不復(fù)返了。

1954年冬天的某日，伽莫夫、沃森、奧格爾（Leslie Orgel）和斯坦特（Gunther Stent）一起去參加在伯克利的一個晚餐聚會，與會者大都是對RNA結(jié)構(gòu)感興趣的年輕生物化學(xué)家。在餐會中他們四人產(chǎn)生了創(chuàng)立一個協(xié)會的念頭，協(xié)會的目的就是讓成員之間能相互交流研究RNA結(jié)構(gòu)的新想法，以及通報各種新消息、新進(jìn)展。他們最后決定將這個協(xié)會命名為RNA領(lǐng)帶俱樂部，還限定俱樂部一共有二十個會員。以二十人為限是因為只有這么多種氨基酸。每個會員都以一種氨基酸作為自己的綽號并配發(fā)一條特制的領(lǐng)帶外加一個領(lǐng)帶夾。伽莫夫親自為俱樂部設(shè)計了領(lǐng)帶上的圖案——RNA結(jié)構(gòu)的示意圖，領(lǐng)帶夾上面則刻有對應(yīng)于每個人代號的氨基酸的縮寫字母。比如伽莫夫是ALA（丙氨酸），沃森是PRO（脯氨酸），克里克則是TYR（酪氨酸）。在俱樂部的專用信紙上印著德爾布呂克（Max Delbruck，獲1969年諾貝爾生物與醫(yī)學(xué)獎）為俱樂部制定的座右銘“干就拼命干，不然就別試”。俱樂部的負(fù)責(zé)人的“官銜”名稱也都怪怪的，分別為：合成器——伽莫夫，樂天派——沃森，悲觀者——克里克，檔案員——易卡斯（Martinas Ycas）和掌璽大臣——瑞奇（Alex Rich）。

這個俱樂部里的不少人在學(xué)界是出了名的“不正經(jīng)”。比如伽莫夫曾經(jīng)糾集了幾個人給一份著名的德國物理期刊寫信，故意指稱某人的文章是惡作劇，而其實他們才是真正的惡作劇者。幸好編輯并未上當(dāng)，沒有把這封信登出來。他的朋友們深知其為人，所以有時也會以其人之道還治其人之身，拿他來尋開心。沃森就曾冒伽莫夫之名邀請了兩百多人來參加一個酒會，最后還得讓伽莫夫買單。他們搞的這些惡作劇，真真假假、虛虛實實，讓人很容易上當(dāng)。1955年，領(lǐng)帶俱樂部的“掌璽大臣”瑞奇從美國來到英國劍橋大學(xué)與沃森和克里克合作，準(zhǔn)備一舉攻克RNA的結(jié)構(gòu)問題。這三人聯(lián)手無疑是當(dāng)時生物化學(xué)界的最強(qiáng)組合了，他們自己也認(rèn)為解開RNA之謎非他們莫屬?？蓻]過幾天，沃森就收到了伽莫夫的一封信，向他報告說愛荷華州立大學(xué)的化學(xué)家阮多斯（Rundles）已經(jīng)將RNA的問題解決了，并詢問沃森是否應(yīng)吸收阮多斯為領(lǐng)帶俱樂部的成員。阮多斯雖算不上什么成名人物，但畢竟曾在鮑林（Linus Pauling，獲1954年諾貝爾化學(xué)獎）手下做過若干年DNA和RNA方面的研究工作，如今修成正果，也在情理之中。沃森等人本來還有點將信將疑，但緊接著瑞奇也接到了德爾布呂克的信，告訴他阮多斯的論文已刊登在最新一期的美國化學(xué)會志上。那年頭可不像現(xiàn)在，一上網(wǎng)什么都能很快看到。美國化學(xué)會志通常需一個月后才能寄達(dá)英國。他們實在等不及了，由瑞奇給他在美國的一位搞化學(xué)的朋友撥了個越洋電話，想讓他用電報把阮多斯的論文趕緊拍發(fā)過來。結(jié)果得到的回答竟是查無此文！他們這才醒悟過來，原來是上了伽莫夫和德爾布呂克的大當(dāng)。

RNA領(lǐng)帶俱樂部聽起來有點像是開玩笑，但其實非同小可，因為它的二十個成員幾乎個個都是精英, 光是諾貝爾獎得主就有六名之多。他們又是一個跨領(lǐng)域的大雜燴，數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、生物、生物化學(xué)、物理化學(xué)、電子顯微鏡，不一而足。其中有頂尖的理論物理學(xué)家費(fèi)曼（Richard Feynman，獲1965年諾貝爾物理獎）和氫彈之父泰勒（Edward Teller），也有從理論物理轉(zhuǎn)入基因研究并取得重大成就的德爾布呂克。俱樂部的主體當(dāng)然還是分子生物學(xué)界的新星們，約占了三分之一。他們這伙人大多是各自領(lǐng)域中的“異類”，差不多每個人都有一串故事。其中很值得一提的是德爾布呂克。

德爾布呂克可以說是出身理論物理的“名門”。他最開始是打算學(xué)天文的，1925年在柏林偶然聽了一次海森堡（Werner Heisenberg，獲1932年諾貝爾物理獎）關(guān)于量子力學(xué)的演講，盡管聽得似懂非懂，卻使他的志向從天文變成了理論物理。次年他來到當(dāng)時數(shù)學(xué)與理論物理的圣地——哥廷根大學(xué)，先后跟隨維格納(Eugene Wigner，獲1963年諾貝爾物理獎）和玻恩（Max Born，獲1954年諾貝爾物理獎）研習(xí)量子理論，并于1930年獲得博士學(xué)位。之后他得到一年的洛克菲勒獎學(xué)金，在哥本哈根和蘇黎世分別跟隨玻爾（Niels Bohr，獲1922年諾貝爾物理獎）和泡利（Wolfgang Pauli，1900-1958，獲1945年諾貝爾物理獎）做研究。這兩位物理大師都對他評價極好。最希奇的是，泡利在物理界是出了名的“毒舌”，卻居然對德爾布呂克青眼有加。1932年他又成為著名核物理學(xué)家邁特納（Lise Meitner）的助手，并與哈恩（Otto Hahn，獲1944年諾貝爾化學(xué)獎）進(jìn)行過合作研究。說來奇怪，盡管德爾布呂克師從的全都是大師級的人物，而且所有的人都認(rèn)為他極具潛力，可他在理論物理領(lǐng)域卻一直沒能一鳴驚人。

遇到來自蘇聯(lián)的基因科學(xué)家吉莫弗耶夫-芮索沃斯基（Nikolay Timofeev-Ressovsky），是德爾布呂克科學(xué)研究生涯的一個重要轉(zhuǎn)折點。在皇帝威廉研究所工作期間，德爾布呂克一直想搞一個關(guān)于生物科學(xué)的非正式、跨領(lǐng)域的沙龍。正好吉莫弗耶夫-芮索沃斯基作為交換學(xué)者從莫斯科來到了柏林。他們兩人一拍即合，很快就開始了合作。不久研究光生物學(xué)的齊默（Karl Zimmer）也加入了他們的行列。1935年他們共同完成了一篇在基因研究史上很有名的論文“基因變異的性質(zhì)與基因結(jié)構(gòu)”，他們斷言基因就是分子，并以此為基點論證了物理概念可以被用來解釋基因結(jié)構(gòu)。從此，德爾布呂克的研究興趣開始從理論物理轉(zhuǎn)移到了基因科學(xué)，并使他最終成為分子生物學(xué)的奠基人之一。

1931年，美國的洛克菲勒基金會就已經(jīng)決定將他們資助的重點從物理學(xué)轉(zhuǎn)向生物學(xué)。在玻爾的推動下，德爾布呂克從洛克菲勒基金會獲得了一年的經(jīng)費(fèi)，到美國加州理工學(xué)院的果蠅研究中心去工作。這個中心是由被譽(yù)為現(xiàn)代遺傳學(xué)之父的摩爾根（Thomas Morgan，獲1933年諾貝爾生物與醫(yī)學(xué)獎）一手建立的。德爾布呂克一到實驗室，摩爾根就讓助手給了他一摞有關(guān)果蠅研究的文章，讓他看看在“蒼蠅房”有沒有什么研究工作可做。德爾布呂克卻有他自己的想法，他覺得必須另辟蹊徑，因為如果按部就班地追隨摩爾根的果蠅研究，一年時間可能什么也做不成。一個偶然的機(jī)會，他聽說有個叫埃利斯（Emory Ellis）的年輕人在利用細(xì)菌病毒進(jìn)行基因研究。通過與埃利斯的交談，德爾布呂克很快意識到這正是他一直在尋覓的研究方向：借助于一個極簡單的生物體來研究基因——既不需要復(fù)雜的設(shè)備，也不需要很多的預(yù)備知識。

細(xì)菌與病毒的簡單結(jié)構(gòu)以及繁殖的高速度是其最大的優(yōu)越性，在短時間里它們可以繁殖很多代，而且可以很容易地進(jìn)行人工調(diào)控。這使利用統(tǒng)計的方法來分析其基因的變異成為可能，從而為基因研究提供了一條嶄新的途徑，并逐漸取代果蠅成基因研究的主角。1939年第一臺實用電子顯微鏡誕生，為了解病毒的詳細(xì)繁衍過程提供了強(qiáng)有力的新工具。從這一點說，德爾布呂克的運(yùn)氣還是很不錯的，他恰好在適當(dāng)?shù)臅r間選擇了一個適當(dāng)?shù)恼n題。1941年，德爾布呂克開始與盧里亞（Salvador Luria，獲1969年諾貝爾生物與醫(yī)學(xué)獎）合作研究細(xì)菌的基因變異是自發(fā)的還是由環(huán)境變化決定的，這同時也能澄清當(dāng)時還懸而未決的一個問題——細(xì)菌倒底有沒有基因。通過觀察細(xì)菌出現(xiàn)抗御噬菌病毒的能力的幾率，他們以令人信服的數(shù)據(jù)，得出明確的結(jié)論：細(xì)菌不但有基因，而且它們的基因變異是自發(fā)的。這篇論文還展示了深入的思考與統(tǒng)計分析相結(jié)合的研究方法在細(xì)菌基因?qū)W上的重要性，并成為“其后所有有關(guān)細(xì)菌基因?qū)W的論文的標(biāo)桿”。

德爾布呂克等人開創(chuàng)的把生物化學(xué)與結(jié)晶學(xué)相結(jié)合的研究方法，最終導(dǎo)致了對DNA、RNA以及它們在生命復(fù)制過程中的中心作用的完整的理解。自1945年起，連續(xù)幾個夏天，德爾布呂克在著名的冷泉港實驗室主持關(guān)于利用噬菌病毒進(jìn)行基因研究的討論班，介紹、交流和推廣這種新方法，為分子生物學(xué)和生物化學(xué)培養(yǎng)和造就了一大批人才，其中包括后來發(fā)現(xiàn)了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的沃森。這幾期討論班也使德爾布呂克成了桃李滿天下的一代宗師。

德爾布呂克做學(xué)問有一個原則：“不做趕時髦的科學(xué)研究”，這也是俱樂部中大多數(shù)成員的共同特點。他們進(jìn)行學(xué)術(shù)研究是為了探尋真理，而不是為了出人頭地，更不是為了爭經(jīng)費(fèi)以自肥。他們把做學(xué)問當(dāng)成享受，因而通常能夠抱持一種成功不必在我的平常心。從俱樂部成員之間的通信可以看出，他們相互之間的交流基本是不設(shè)防的。很多新的、不成熟的想法都會拿出來與其他人討論，毫無為他人作嫁衣裳的顧忌。這樣的心態(tài)在今天的學(xué)術(shù)界恐怕早已絕跡，而像RNA領(lǐng)帶俱樂部這樣的團(tuán)體，在如今這個越來越功利的社會中大概也再難出現(xiàn)了。