正文 第14章 分子遺傳學的締造者(2)(1 / 2)

薛定諤的《生命是什麼》比玻爾的“光和生命”的演講影響更大,吸引了一大批優秀的物理學家轉向生物學的研究,DNA雙螺旋模型的提出者克裏克就是其中之一。克裏克曾經這樣評價:“對於那些在第二次世界大戰後進入到這個領域的研究者來說,薛定諤的小書似乎曾產生了特殊的影響。其主要觀點——生物學需要用化學鍵的穩定性和量子力學來解釋這一點,隻有物理學家才會理解。這本書寫得非常出色,分子的解釋不僅是十分需要的,而且它們就在眼前。這就吸引了那些原先根本就不會進入生物學領域的人們。”

20世紀40年代末期,誕生了控製論和信息論,導致人們應用控製論和信息論的概念來探討遺傳學中的某些理論問題。在這種氣氛的刺激下,同時由於受到薛定諤關於遺傳密碼思想的啟發,著名的美籍俄裔科普作家兼理論物理學家蓋莫夫在1954年通過排列組合的計算,從理論上預言了遺傳密碼子是核苷酸的三聯體。

信息學派的先驅德爾布呂克與薛定諤都是物理學家,他們從物理學的觀點來探索生命現象與遺傳現象的本質,不僅為分子遺傳學的誕生準備了前提,也開創了“生物物理遺傳學”的研究領域。

生化學派

1.伽羅德

1908年,英國醫學生化學家伽羅德在倫敦皇家學會主辦的克魯尼安講座上發表過一篇題為“代謝的先天錯誤”的演講;1909年他又就此發表了一係列論文。後來,伽羅德一共找到了四種代謝失調症,稱為“代謝疾病”。他特別關注到其中一種“黑尿病”,他注意到一係列化學反應在某個地方被阻斷了,尿黑酸不能沿正常的代謝途徑轉化為其他物質而排出體外,使尿呈現出黑色;阻斷的原因是缺乏尿黑酸氧化酶。在著名遺傳學家貝特森的幫助下,他調查了這一病例的家史,發現它符合孟德爾遺傳規律。1914年,伽羅德的一位合作者清楚地證明,所有正常人都能分離出這種氧化酶,而所有病人中卻沒有。

伽羅德的工作清楚地表明,代謝的障礙與基因之間存在著確定的關係,然而他的工作卻被忽視達30年之久。如果說貝特森對伽羅德的工作沒有產生太大的興趣的話,那是可以理解的,因為他終生反對把基因當作為具體的物質,反對把基因定位於染色體,更不用說化學分子上。可是,渴望了解基因化學本質的摩爾根學派也置若罔聞,就使這個問題成了千古之謎。

下麵的原因都可能影響經典遺傳學家對伽羅德的理解:第一,伽羅德的研究工作沒有與那些相信基因是分子的遺傳學家們進行交流。在當時,會議、實驗室之間的交往以及由此而引起的出版交往是學術交往的主要途徑;伽羅德除了接觸否認基因物質性的貝特森之外,幾乎沒有接觸任何有影響的經典遺傳學家。

第二,伽羅德研究的選材是人,而經典遺傳學家則傾向於果蠅、玉米或豌豆。

第三,伽羅德的研究是一個生理過程,而經典遺傳學家卻研究明顯可見的性狀。

第四,經典遺傳學家已經把遺傳學推向了細胞水平,而伽羅德沒有關於細胞學的任何研究,甚至沒有確定這些化學反應是發生在細胞內還是細胞間。

第五,經典遺傳學家設想化學過程過於複雜,認為基因對性狀或功能的作用是通過一係列化學過程實現的,或者一個性狀聯係著多個基因,如上章提到的摩爾根的基因調控思想。伽羅德的一步化學反應就導致功能失調的概念似乎是難以置信的。這一思想恰恰是複雜性的生命隱喻在經典遺傳學家頭腦中所起的消極作用。

2.比德爾

經典遺傳學的語言係統與物理學語言係統似乎必須經曆一個艱難的磨合過程,找到一個合適的生長點,才能為大多數人接受。時勢造就了喬治·比德爾這位生化學派的英雄。

當經典遺傳學的發展如火如荼的時候,比德爾還是內布拉斯加州農場的一位青年,1922年後,他到了內州大學,這時期他遇上了剛從康奈爾大學回來的凱姆教授並擔任其研究助理,從事小麥雜交的研究。當時,康奈爾大學以研究農作物的遺傳學而聞名,是植物遺傳學的中心,可以與哥倫比亞大學的摩爾根學派相媲美。在凱姆的堅持下,比德爾到了康奈爾大學,與麥克林托克一道種植玉米,他的課題是“決定玉米花粉不育的遺傳機製”,這是一個十分難啃的世紀難題,其機理至今仍未完全弄清楚——幸好比德爾及時地離開了它。麥克林托克本人也放棄了這個當時無法解決的問題,轉而研究玉米染色體的行為,後來終於發現基因的跳躍性而榮獲諾貝爾獎。

1928年,全力以赴地在地裏種植和收割玉米的比德爾,參加了由紐約植物園一名科學家多吉舉辦的討論會,那時這位科學家正在用一種真菌——紅色麵包黴作遺傳雜交實驗,他觀察到一些很有意思的分離現象。比德爾猜測這可能與摩爾根的學生布裏奇斯關於果蠅異型染色體交換機製有關;在後來的研究中,比德爾並沒有找到這兩者間的確切聯係,但紅色麵包黴卻在他腦海中留下了深刻的印象。摩爾根曾接受多吉的勸說,讓他的一位研究生全力研究這種真菌,而他自己卻沒有給予太大的關注,這項研究也沒有太大的發現——這是1931年的事情,比德爾正在帕薩迪納作他的博士後,他同當時的摩爾根一樣,似乎對紅色麵包黴沒有太大的興趣,正全力研究果蠅遺傳學。