20世纪的科学怪杰：鲍林(95)

九五

　　DNA的清晰图形是很难获得的。随便取一根头发，就能用Ｘ射线拍摄到角蛋白的清晰图形，但DNA则需要从细胞核中分离出来，并旦要将它与粘附在一起的蛋白质分开，这一过程是非常困难的。那时，分离DNA的技术一般都会在某种程度上破坏分子，最终产品将是DAN的钠盐，全名为脱氧核糖核酸钠。但是，分离过程中分子结构是怎样改变的？仍然有人表示不解，即使是经过纯化的脱氧核糖酸钠用于Ｘ光衍射也是非常困难的。那时阿斯特贝里在30年代获得的最初几幅Ｘ光图形，还有他在1947年为了说明自己对DNA结构的新见解而公开的一张新照片，就是正式发表的文献中可以使用的全部资料。但是，这些资料并无多大的价值。从球蛋白中得到的Ｘ光图形提供的数据很杂乱，难以用于成功的分析，而阿斯特贝里的DNA照片提供的数据又太少。对于这些图形中循环段的尺寸和量级，鲍林可以得到一些粗糙的看法，但是这些图形尚不够清晰，从中无法归纳出更多的信息。

　　鲍林需要更加清晰的Ｘ光照片，因此，他打算给威尔金斯写信。一位学者，积极参与某个项目的研究，得到了一些原始的数据，还未用某种形式发表，就将其拱手让人，这种情况应当说是少见的。但是，奥斯特力图让鲍林相信，威尔金斯无意用他所掌握的照片做许多事情，何况奥斯特还认为这些照片拍摄的时间已经很久了。于是，1951年夏末的一天，鲍林利用机会致函朗德尔的实验室，问他能不能看一看威尔金斯保存的资料。

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　　威尔金斯在读了鲍林的来信后，拿不定主意自己到底应当怎么办。

　　威尔金斯是一位身材瘦削戴着眼镜的物理学家，事业上至今尚未取得多大的成就。在此一年以前，他在一件事情上倒颇有收获：他找到了一种方法，可以用来拍摄世界上最为清晰的Ｘ光照片。这是他在研究脱氧核糖核酸钠溶液时无意中发现的。这种物质溶解于水时，形成了一种具有粘性的溶液。威尔金斯发现，用玻璃棒一端小心地蘸一下这种溶液，然后缓慢地拉起，这种物质就会被拉成像蛛丝那样精细的纤维。那些很长的DNA链显然顺着这些纤维排列起来了。威尔金斯想起，伯纳尔曾发现球蛋白处于潮湿的状态下拍出来的照片更清晰，因此，他将Ｘ光摄影机安置在湿度很高的地方，然后对着被拉起的纤维拍摄了Ｘ光照片，其结果比阿斯特贝里拍得的图形不知要清晰多少倍。照片上存在大量的亮点。威尔金斯的这一结果可以马上用来证实这样的结论：DNA具有循环有序的晶体结构，因而其奥秘是可以解开的。

　　但是，他一个人无法解决这一问题。威尔金斯是一位多才多艺的人物——他在开始自己的科研生涯时就为曼哈顿计划中铀同位素的分离作出了贡献——但是，在读互光照片的问题上，他没有受过良好的训练，况且在金斯学院，由于缺乏研究Ｘ光图片的设备，他的工作也受到影响。因此，他在1950年就决定暂不公开发表他拍到的照片，希望将来有机会时。再透彻地分析有关的数据，并要用更好的设备来重新拍摄这一类照片。这样，事情就搁了下来，而奥斯特却将其理解为威尔金斯缺乏兴趣。实际上，在这段时间里，威尔金斯一直在筹建更好的实验设施，并希望取得有关方面的帮助。

　　时间到了1951年1月，威尔金斯已经搞到了新的设备，并且找到了一个能使用这种设备的人，她就是才能出众的青年晶体学家罗莎琳德·富兰克林。富兰克林曾对难以研究的煤制品一丝不苟地用Ｘ光作过精细的研究，并且因此而出了名。遗憾的是，威尔金斯和富兰克林两人之间的关系一开始就磕磕碰碰不和谐。威尔金斯认为富兰克林是他雇来协助他工作的，因此，他马上就把他的Ｘ光照片以及他的互光纤维摄影室全部交给了她，同时还将自己的一名研究生分配给她当助手。

　　但是，在富兰克林方面，她以为自己是受雇来展开独立的研究工作的。收到鲍林的来信时，这两个人已经闹翻了，如何进行DNA研究，一时还理不出头绪，因此要回答鲍林的请求就更加困难了。此时富兰克林本人拍摄了质量更高的Ｘ光照片，并且以照片主人的身份展开乃DNA结构的研究。威尔金斯也有志于研究这一种结构——他希望得到富兰克林的帮助。威尔金斯心里明白，要是他将照片送给鲍林，他和富兰克林两个人都可能被鲍林打败。他开始注意到，DNA也许是一种螺旋，鲍林已经用过这一种形态的结构使英国人处于尴尬的境地，因此，威尔金斯越想越担心。整整一个星期里，他将鲍林的来信拿起又放下，默默地思考有没有其他对付的力法。最后，他提起笔来回信称，他非常遗憾，他本人希望更加仔细地看一看他保存的资料，然后才能公开这些Ｘ光照片。

　　鲍林并没有灰心，他又写信给威尔金斯的上司朗德尔，提出了同样的要求。朗德尔爱莫能助，回信说：“威尔金斯和另外一些人都忙着要弄清楚如何读懂脱氧核糖核酸的Ｘ光照片。无论考虑到他们的研究，还是考虑到我们整个实验室所作的努力，将这些照片交给您，恐怕都是不妥的。”

　　这已是8月份的事。鲍林将DNA问题放了下来。到了11月，《美国化学学会学报》上刊登了一位名叫爱德华德·朗温的人撰写的一篇论述DNA结构的文章。鲍林一下子就看出这篇文章的结果是错误的。根据鲍林的观点，DNA分子中的磷酸应当有一个磷原子，周围是4个氧，围成一个四面体，这就意味着每个磷连结着5个氧原子。鲍林为了写一篇论文，刚刚复习过一遍磷的化学特性。在他看来，朗温的模型完全是胡编乱造的结果。他向《美国化学学会学报》发出一封信谈论了这一点。事实证明，鲍林是正确的。

　　更为重要的是，这使鲍林开始思考DNA是如何构筑起来的问题。朗温将磷放在分子的中央，相应的平面碱基伸向四周。这完全是可能的——阿斯特贝里拍摄的Ｘ光照片并没有排除这样一种排列的方式——而且这还有助于解决一个重要的问题：DNA的四个碱基有两种大小，也就是两个双环嘌呤和两个较小的单环嘧啶。比方说，这就是一个螺旋，阿斯特贝里的照片已经表明可能就是这一种结构。如果设法将不同大小的碱基排列在一个长螺旋分子的内侧，那就存在如何装配和堆放的问题。将这些碱基朝外放置，就比较容易设想出分子的模型。这与蛋白质螺旋分子的情况正相似，让各个氨基酸侧链在螺旋的中心朝外放，就比较容易得到阿尔法螺旋的模型了。

　　鲍林设想，如果碱基朝外，那么螺旋的内核就应当是由磷酸堆积起来的。磷酸聚集在中间，碱基就朝外。这与Ｘ射线的资料是吻合的。在读到朗温的论文后，在鲍林的头脑中，DNA结构的问题就已转化为如何将磷酸堆积在一起的问题了。

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　　鲍林再次放下DNA问题而重新回到蛋白质研究的时候，上面叙述的情况就是他已经达到的水平。1951年秋天，他收到了一封邀请信，要他去参加英国皇家学会的一次特殊的会议，专门讨论英国学者就他设想的结构而提出的许多问题。日期定在1952年5月1日。

　　鲍林非常想参加这一次会议。1951年底和1952年初的几个月，他一直在做与会的准备。他和科里对自己提出的结构，特别是对肌蛋白和胶原蛋白的结构，又进行了试验和修饰，同时还重新进行了思考。就肌蛋白而言，问题的一个方面就在于，从中拍到的Ｘ光照片很少是清晰的，因此，鲍林亲自动手并烘干了两百张样片。这些照片大多数是用贻贝作为试验样品拍摄的，这些贻贝来自于设在科罗纳·德尔·麦尔的加州理工学院海产养殖场。

　　根据他新拍到的照片，他得出结论认为，肌蛋白的大部分是由阿尔法螺旋构成的，另外大约有10％的东西在Ｘ光照片上看上去有点怪；他和科里打算在以后再弄清到底是什么。至于胶原蛋白，科里准备了一份长达20页的用于内部传阅的资料，证明就是他们两人提出的三螺旋索结构。科里还加倍努力分几个阶段猛攻溶菌酶结构的问题，他希望自己能成为确定球蛋白完整结构的第一人。在这个问题上，鲍林的实验室又再次与布拉格的研究组展开了竞赛，科里的对手就是佩鲁茨和肯德鲁，他们两个人此时正在用血红蛋白和肌红蛋白做着同样的工作。

　　1952年回月，鲍林开始为他春天的欧洲之行作具体的安排。在这次行程中，除了参加皇家学会的5月会议外，还要去法国图鲁兹大学接受名誉博士的称号，顺道再访问几所西班牙的大学。他向有关方面提出了延长护照的申请。

　　接下来，又一次发生了一件令人心烦意乱的事。

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