情有独钟(2)

二

　　一九四一年夏天，德尔布吕克在冷泉港实验室安排和萨尔瓦多·卢里亚见了一次面。两人开始合作。这一合作开创了一个具有历史意义的先例。四年以后，德尔布吕克第一次举办了夏季噬菌体讲座，以“向物理学家和化学家传播新福音”。德尔布吕克讲授大纲的核心是“探索基因的物理学基础”，不单对基因在染色体上的物理学位点进行探索，而且也探索组成并解释遗传机制的物理学实际定律和分子结构。一九五三年，因詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克发现DNA的结构而使这一探索得以实现。

　　从它的结构上，沃森和克里克能够推断出DNA是怎样执行遗传物质所必需的功能的，也就是说它是如何复制和表达的。这是一个欢快的时刻，按照沃森和克里克的说法，遗传信息是以密码形式贮存的，也就是说，如所周知，DNA是“生命的母分子”。遗传信息传到RNA这种中间物分子上。通过一系列奇迹般的物理-化学的变化过程，随后RNA就作为合成具有遗传特征的蛋白质（或酶）的模板。信息从DNA到RNA到蛋白质——这幅图画就这样形成了，它是有说服力的、令人满意的，同时具有相当权威的。弗朗西斯·克里克把它称为“中心法则”。这个名称被接受了。在接下来的十年里，生物学家们继续经历了那种发展和激动，那情景是科学的革命时期才会有的。

　　这幅速写画的许多方面同信奉牛顿学说的物理学家们所描绘的宇宙图画非常相似。两者都是从高度机械论考虑问题的，看上去只有细节是忽略了。两门学科的每个基本定律都尽可能用最简单的体系明确表达出来——对物理学家来说，是两个质点的相互作用，对生物学家来说，则是最小最简单的有生命的生物——噬菌体或者仅比噬菌体稍大稍复杂的细菌。几乎所有的分子生物学工作者所研究的细菌都是大肠杆菌。从大肠杆菌到其余有生命的世界，可能只是一小步。据说诺贝尔奖获得者、法国人雅克·莫诺德说过，对大肠杆菌是正确的，对大象也就是正确的。少数生物学家，其中包括巴巴拉·麦克林托克，继续研究着较高等的生物，但最有朝气、最有前途的年轻的工作者们则已转而从事噬菌体和细菌的研究工作。玉米遗传学的术语，一度是训练所有生物学家的主要内容，很快就变得难以理解了。

　　假使许多生物学家相信自己已基本了解了这门学科，他们有时候必然会感到所有能引起兴趣的问题都已经解决，剩下来的只是撰写论文的工作了。在六十年代末期，许多著名的分子生物学家已在寻找新的领域，以投入他们的精力和天才。

　　事实证明，如果认为生物学家们对这门学科已研究到了尽头，这种担心（或者对这情况感到满意）就为时过早了。对大肠杆菌是正确的，对大象却是不正确的；正如后来所出现的情况那样，对大象甚至常常不正确。科学史上常会发生这样的事，正当满怀信心地向目标迈进的时候，却增加了许多使人感到恼火的和出人意外的资料。在以后的十多年里，新的发现层出不穷，使过去很单纯的画面，大大地复杂化了。根据许多人的理解，那是对中心法则的根本挑战。

　　克里克最初是这样清楚地表达中心法则的主要论点的，“一旦‘信息’进入蛋白质，它就不能再出来。”信息只从DNA流向RNA再流向蛋白质。这一论点的主要关键是，信息发源于DNA，之后，它是不可更改的。

　　中心法则的原始形式无法说明这样一个事实：细胞所制造的蛋白质，看来是随着细胞的化学环境不同而不同。到一九六〇年，雅克·莫诺德和弗朗西斯·雅各布进行了关键性的修正。莫诺德和雅各布制订了遗传调节的原理，它考虑到了环境控制蛋白质的生产率这个因素，但仍保留了中心法则的基本原则。他们设想蛋白质是被DNA译成密码的，但是在这样做的时候涉及到许多开关，每一个开关都可以开和关一个转译蛋白质密码的基因（或称为结构基因的基因群），按照他们的理论，开关本身是两种不同的遗传因子——操纵基因和调节基因——构成的。它们同一个特殊的化学基质一起，抑制或激活结构基因。有关的化学基质的有效性是由细胞的化学环境依次决定的。

　　经这样一修正，中心法则现在就比以往任何时候都更扎实了，应用的范围也大大地扩大了。至少在原则上，它看起来已使酶控制这一困难领域得到解决并且具体化了。确实，信息现在“能够从蛋白质中出来”，但仅仅是以调节蛋白质生产率的形式，DNA以特殊的开关对蛋白质的生产率进行控制。这里所介绍的这一反应仍完整地保留了中心法则最基本的特征：从DNA流出的信息仍然是单向的。这项成果，使雅各布和莫诺德在一九六五年同安德烈·尔沃夫共同获得了诺贝尔奖金。

　　在大西洋彼岸，巴巴拉·麦克林托克从一九五〇年起就曾试图使生物学家们注意她所证明的玉米“控制因子”。一九六〇年末，当莫诺德和雅各布的论文在《汇报》上发表时，她是这篇论文的最热心的读者之一。她满怀激动地给她的法国同行以完全支持，并迅速在冷泉港召开了一次会议，把他们的工作与她自己的工作进行了比较。此后不久，她在一篇论文里详细阐明了这一比较。她先把论文送给莫诺德和雅各布，之后送交《美国自然科学家》。霍勒斯·贾德森在《第八个创造日》中报道了分子生物学的革命，“他们因她迅速支持而高兴。”

　　麦克林托克的研究工作，不仅被传导到了不同的大陆，传导到了更为广泛而复杂的生物，而且可以说，传导到了不同于莫诺德和雅各布的生物学世界。作为分子生物学家，莫诺德和雅各布集中力量研究大肠杆菌。而麦克林托克，作为一个经典遗传学家，则研究玉米。莫诺德和雅各布用生物化学分析作为工具，测定重要的遗传交叉的作用。而麦克林托克使用了博物学家更熟悉的技术——她观察玉米叶子和籽粒的彩斑和模式，以及它们在显微镜下所显示出来的染色体的表型。他们寻找的是分子的结构，她则寻求概念的结构，把有关的结构以及结构与功能之间的相互关系结合起来，就能证实这一概念的结构，并使之成为现实。

　　他们所使用的工具、技术和术语，符合他们所研究的生物体、环境和时间。从一九四四年开始，麦克林托克的工作应归入经典生物学的范畴。它首先是前分子的。在开始，甚至在证明遗传物质是DNA的时候，麦克林托克还是领先的。与此相对照，莫诺德和雅各布的工作则完全渗透了分子生物学时代的精神，中心法则时代的精神。但是，他们同麦克林托克一样，相信调节结构对遗传水平进行操纵，存在着两种调节基因。麦克林托克证明控制因子在结构基因的附近（基因直接控制特征），它看来同雅各布和莫诺德的“操纵”基因很相似；她的“激活”基因，则同他们的“调节”基因相似，而能独立定位。麦克林托克在论文里，把玉米和细菌作了比较；在这两个例子里，“‘操纵’基因将只对它自己系统里特殊的‘调节’因子有反应。”

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