有個(gè)諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者，跨界寫(xiě)了一本生命科學(xué)的書(shū)。這本書(shū)啟發(fā)了一位青年學(xué)生。這位青年學(xué)生決定改變自己的研究方向，很快他也獲得了諾貝爾生理或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。 這本傳奇的書(shū)叫作《生命是什么》，作者是埃爾溫·薛定諤（Erwin Rudolf Josef Alexander Schr?dinger），量子力學(xué)奠基人之一，1933年諾貝爾物理獎(jiǎng)獲得者。那位青年學(xué)生是詹姆斯·杜威·沃森（James Dewey Watson)，DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)者之一，1962年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)獲得者。 薛定諤（1887～1961）奧大利理論物理學(xué)家，波動(dòng)力學(xué)的創(chuàng)始人 物理學(xué)家創(chuàng)作生命科學(xué)領(lǐng)域的科學(xué)書(shū)，竟然還喚醒了一個(gè)未來(lái)的科學(xué)明星。這太離奇了吧？ 薛定諤對(duì)此很謙虛，“我必須開(kāi)始概括地講一點(diǎn)生物學(xué)，特別是遺傳學(xué)的情況；換句話(huà)說(shuō)，我必須簡(jiǎn)要地說(shuō)明這門(mén)科學(xué)的現(xiàn)狀，盡管我對(duì)這門(mén)科學(xué)不是內(nèi)行。我不得不為這些外行話(huà)感到抱歉，特別是對(duì)生物學(xué)家來(lái)說(shuō)?！?（湖南科技出版社，2009年10月第二版，下同，P18）態(tài)度真是謙虛而誠(chéng)懇。 我讀這本書(shū)，最感興趣的是兩點(diǎn)，一、物理學(xué)家會(huì)怎樣看待生物學(xué)？二、這本書(shū)說(shuō)了些什么竟然深深地打動(dòng)了大學(xué)時(shí)代的沃森？ 薛定諤的跨界，也許是他對(duì)自己的一種挑戰(zhàn)。 “一個(gè)有機(jī)體的最具活性部分的原子排列及其相互作用方式，和迄今所有的物理學(xué)家和化學(xué)家作為實(shí)驗(yàn)和理論研究對(duì)象的所有其他的原子排列是根本不同的?！盐锢韺W(xué)家或化學(xué)家曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)的定律和規(guī)則直接應(yīng)用到這種系統(tǒng)的行為上去，幾乎是難以想象的。”（P2-3） 作為物理學(xué)家，薛定諤想到了一種邏輯上的不融洽。 “一個(gè)有機(jī)體和它經(jīng)歷的全部生物學(xué)相關(guān)過(guò)程，必須具有極多的‘多原子’結(jié)構(gòu)，必須防止偶然的‘單原子’事件起到太重大的作用。有機(jī)體必須服從足夠精確的物理學(xué)定律，并按這些定律實(shí)現(xiàn)其頗有規(guī)則和頗有秩序的功能。”薛定諤想到，“從純粹的物理學(xué)觀點(diǎn)得出的結(jié)論，是否和實(shí)際的生物學(xué)事實(shí)相符合呢？”（P17） 薛定諤注意到當(dāng)時(shí)的一些生物學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，已經(jīng)明白無(wú)誤地說(shuō)明如下的事實(shí)，“在活有機(jī)體內(nèi)有許多極其小的原子團(tuán)，小到不足以顯示精確的統(tǒng)計(jì)學(xué)規(guī)律，而它們?cè)跇O有秩序和極有規(guī)律的事件中確實(shí)起著支配作用。它們控制著有機(jī)體在發(fā)育過(guò)程中獲得的、可觀察的大尺度性狀，決定了有機(jī)體發(fā)揮功能的重要特征；在所有這些情況下，都顯示了十分確定而嚴(yán)格的生物學(xué)定律?！保≒18） 薛定諤為此感到困惑。年輕的沃森則發(fā)現(xiàn)了有待開(kāi)墾的科學(xué)處女地，他為此興奮不已。在之后的求學(xué)生涯中，他一直在尋找著心目中的那塊圣地。 在獲得諾貝爾獎(jiǎng)之后，沃森曾經(jīng)說(shuō)過(guò)，“（DNA）雙螺旋是一種優(yōu)美的結(jié)構(gòu)，但它的訊息卻非常平凡：生命不過(guò)是一種化學(xué)作用?！?/span> DNA雙螺旋結(jié)構(gòu) 沃森自幼天資聰穎，15歲來(lái)到了芝加哥大學(xué)學(xué)習(xí)動(dòng)物學(xué)。1944年，16歲的沃森看到了薛定諤所著的《生命是什么》。之后，沃森知道了，自己這一生將要做什么。年輕的沃森決定解開(kāi)薛定諤的困惑，破解生命密碼。 在薛定諤的時(shí)代（20世紀(jì)初），人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)染色體是遺傳物質(zhì)的載體，并且已經(jīng)清楚地觀察到不同生物細(xì)胞核內(nèi)染色體的數(shù)量；已經(jīng)知道細(xì)胞有絲分裂和減數(shù)分裂，以及在這些過(guò)程中發(fā)生的染色體交換過(guò)程；認(rèn)識(shí)到基因的分離規(guī)律和自由組合規(guī)律，并且提出了基因的概念……薛定諤為此感嘆，“遺傳特性保持不變的持久程度有多長(zhǎng)，攜帶這些特性的物質(zhì)結(jié)構(gòu)必須具有一些什么樣的性質(zhì)呢？”（P28） 薛定諤把他的關(guān)注點(diǎn)放在了遺傳突變上。他認(rèn)為，“突變要成為自然選擇的合適原料，必須是罕有的事件，正像自然界匯總實(shí)際出現(xiàn)的那樣。如果突變是如此的頻繁，……那么物種非但不會(huì)通過(guò)自然選擇得到改良，反而會(huì)停滯，甚至?xí)?。由基因的高度持久性形成的相?dāng)程度的保守性是十分必要的。例如，一個(gè)大型制造廠的經(jīng)營(yíng)，工廠為了創(chuàng)造更好的生產(chǎn)方法，一種革新即使還沒(méi)得到確證，也是必須加以試驗(yàn)的。而為了確定某種革新究竟是提高還是降低生產(chǎn)力，有必要在一段時(shí)間內(nèi)只采用一項(xiàng)革新，而其余部分仍保持不變?！保≒39） 薛定諤勾畫(huà)了一幅遺傳物質(zhì)的通用圖像，“我們假定，一個(gè)基因的結(jié)構(gòu)是一個(gè)巨大的分子，只能發(fā)生不連續(xù)的變化，這種變化就是原子的重新排列，導(dǎo)致同分異構(gòu)的分子。一種重新排列也許只影響到基因中的一小部分區(qū)域，但存在大量的不同的重新排列也是可能的。和原子的平均熱能相比，把基因分子實(shí)際結(jié)構(gòu)和它的同分異構(gòu)體分開(kāi)的閾能一定是很高的，以致這種變化可看成罕有事件。這種罕有事件就是自發(fā)突變?！?/span> 在沃森的求學(xué)時(shí)代，DNA如何承載遺傳使命，是科學(xué)界的研究熱點(diǎn)。而要破解DNA的使命，必須先破解DNA的結(jié)構(gòu)。 沃森在自己的求學(xué)生涯中，一直追隨著名師，在美國(guó)和歐洲的各個(gè)實(shí)驗(yàn)室之間不停地“跳槽”。沃森先是師從盧里亞和德?tīng)柌紖慰耍笪稚智巴绫竟冯S化學(xué)家卡爾卡。然而，這些求學(xué)經(jīng)歷讓沃森很迷茫。 1950年，沃森在意大利的一次學(xué)術(shù)會(huì)議上，聆聽(tīng)到了英國(guó)倫敦皇家學(xué)院的威爾金斯所做的關(guān)于DNA的X射線(xiàn)衍射圖譜的幻燈片?；脽羝o沃森帶來(lái)了驚喜和希望，他又施展“跳槽”絕技，來(lái)到了劍橋大學(xué)的卡文迪許實(shí)驗(yàn)室，開(kāi)始與物理學(xué)家克里克共事。沃森與克里克一見(jiàn)如故，越聊越投機(jī)。沃森拉著克里克，決定冒昧地登門(mén)拜訪威爾金斯。于是一個(gè)探討DNA結(jié)構(gòu)的三人小組非正式地成立了。 從左到右依次為：克里克、沃森和威爾金斯 當(dāng)時(shí)，人們已經(jīng)知道DNA是由四種脫氧核苷酸組成的?？墒菢?gòu)建DNA的結(jié)構(gòu)時(shí)，科學(xué)家們卻有著不同的看法。在DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)之旅中，很多優(yōu)秀科學(xué)家都做出了卓越的貢獻(xiàn)，然而沃森后發(fā)先至，不能說(shuō)沒(méi)有受到薛定諤的啟發(fā)，不僅從遺傳學(xué)角度，也從物理學(xué)角度探討了DNA滿(mǎn)足遺傳物質(zhì)的穩(wěn)定性，必須具備的各項(xiàng)條件。 1953年2月28日中午，克里克和沃森步入老鷹酒吧，向世界宣布：DNA是由兩條核苷酸鏈組成的雙螺旋結(jié)構(gòu)。1962年，沃森、克里克和威爾金斯因發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)獲得諾貝爾生理或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。 《生命是什么》封面 一本小書(shū)《生命是什么》至此，完美傳遞了一段諾貝爾佳話(huà)。 |
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