第4章 化學軼事(2)(3 / 3)

應該指出的是,凱庫勒能夠從夢中得到啟發,成功地提出苯分子的結構學說,並不是偶然的。在世界不少民族如北歐維金人、南亞印度人的神話中,都有環繞世界,自銜其尾的巨蛇形象。但更重要的,還是凱庫勒長時間努力思考關於原子、分子結構等問題,才會夢其所思;還有,他懂得原子價的真正意義,善於捕捉直覺形象;加之以事實為依據,以嚴肅的科學態度進行多方麵的分析和探討,這一切才是他取得成功的基礎。

在凱庫勒身後,經過俄國化學家布特列洛夫等人歸納、總結,形成了有機分子平麵的結構理論。凱庫勒的學生範霍夫又提出了有機分子的空間結構理論——碳的四麵體構型學說,同時發現了這一立體構型帶來的手性問題,由此展開了立體化學和手性化學這兩個有機化學的分支。到了這一步,人類終於對有機物的結構有了一個比較清晰的認識。凱庫勒的夢也作為科學史上四個最著名的夢境之一為後人津津樂道。

十一、浪子回頭

科學史上,大多數科學家都是從小就表現出了對科學的濃厚興趣。但是也有不少人是半路出家。其中,還有三個著名的科學家是浪子回頭的典型:他們年輕的時候是腹中空空如也的大少,卻忽然因為某些機緣投身科學研究,並且取得了重大成就,榮獲了諾貝爾獎。這三位諾貝爾獎得主有兩個分別是物理學家德布羅意和生理學家謝靈頓,第三個就是我們下麵要講到的法國化學家維克多·格林尼亞。

維克多·格林尼亞(Viccor Grignard,1871 —1935)生於法國瑟爾堡。他的父親是當地的名門,擁有一家造船廠和許多其它產業的富翁,而且他是家裏的獨生子。這使得他從小就被家人寵溺,過著奢靡嬌縱的生活。在這種環境下,格林尼亞趕走了自己所有的家庭教師,和一群不學無術的酒肉朋友往來,成為了當地臭名昭著的花花公子。

不過,在他二十一歲這年,他的人生發生了重大轉折。

1892年的一個中午,瑟爾堡的上層人物齊集一次盛大的宴會。饕餮無度又喜愛玩鬧的格林尼亞自然不會錯過這樣的場合,早早就來到了會場吃喝玩樂。

忽然,一位陌生的女子映入了他的眼簾。這位女子正當芳華,容顏美麗,氣質高貴且儀態動人。格林尼亞自認風流瀟灑,對這樣的美女當然不能放過,立刻上前邀舞。不料對方居然毫不猶豫地兩次拒絕了他的邀請,還對他露出了不屑一顧的神情。

少年英俊又風流多金的格林尼亞沒想到在大庭廣眾之下會受到這位姑娘如此冷遇,這令他幾乎惱羞成怒。一位朋友告訴他,這位小姐是來自巴黎的波多麗女伯爵,她是出了名的美麗而又高傲,許多身份高貴的人士也無法獲得親近她的機會。但憤怒的格林尼亞沒有因此放棄,而是再次上前挑釁道:“尊敬的小姐,您為什麼不同我跳舞呢——我哪裏配不上您,還請賜教。”波多麗女伯爵連視線都離他遠遠地冷冷回答:“站遠一點。我最討厭您這樣不學無術的花花公子和我談話。我的眼神不願看見放蕩和愚蠢,無知和傲慢。現在我最大的希望就是請您這位無知的先生離我遠點。”這一番話對格林尼亞不啻雷霆轟頂。原來自己在別人眼裏是這樣一個不堪的角色,原來自己的臭名已經傳到了巴黎!

幾天之後,格林尼亞單身離開了瑟爾堡,前往裏昂求學。臨走留下一封信給父母,發誓要成為一個精神充實、品德高尚,對社會有用的人才,作出一番事業。他在裏昂全身心地投入學習,他不飲酒,不跳舞,不閑聊,隻用了兩年時間就學完了小學到高中的所有課程,考入了裏昂大學。由於成績優秀,他獲得了著名化學家菲利普·巴比爾的青睞,在巴比爾門下研究金屬有機化學。他不但出色地完成了老師交給他的所有課題,還糾正了老師的研究中的一些錯誤。

1900年的一天,他在實驗中發現了烷基鹵化鎂這種後來被以他的名字命名為“格氏試劑”的金屬有機化合物。這種化合物由於能產生負碳離子,很快就成為一種用途廣泛的化學試劑,直到今天還在金屬有機化學與合成化學中起著重要作用。為此。瑟爾堡的市民和他父親得知他作出了重要發現之後,決定為他舉行慶祝大會,邀請他回家鄉。但他無法原諒自己青少年時所做出的種種惡劣行為,無顏麵對家鄉的父老鄉親,謝絕了邀請。

1912年,瑞典皇家科學院鑒於格氏試劑對有機化學的重要影響,決定授予他諾貝爾化學獎。而此時已成為一位高風亮節的化學家的格林尼亞則上書諾貝爾基金委員會,請求把這個獎項頒發給自己的老師巴比爾!此時,他突然收到了波多麗女伯爵的賀信,信中隻有寥寥一語:“我永遠敬愛你!”原來,波多麗女伯爵得知被自己羞辱的年輕人毅然痛改前非,投身科學事業之後便一直在悄悄關注他的消息。此時得知他榮獲諾貝爾獎,自己卻重病不起的波多麗女伯爵於是終於下定決心給他寫了這封賀信。

格林尼亞此後繼續投身科學研究,直到病逝。他這段浪子回頭的傳奇故事也伴隨著他的發明格氏試劑一起流傳後世。

十二、歐陽鋒與瘋牛病

歐陽鋒笑道:“這蛇毒甚是奇特,鮮血一遇上就化成毒藥。毒液雖隻小小一杯,但一條鯊魚的傷口碰到之後,魚身上成百斤的鮮血就都化成了毒汁,第二條鯊魚碰上了,又多了百來斤毒汁,如此愈傳愈廣,永無止歇。”——《射雕英雄傳》

蛇毒從生物化學的角度來看,不是有生命的病毒細菌,而是無生命的蛋白質;這樣一種東西能在生物體內越變越多,傳播開來,實在令人駭異。

現實中還真的存在這樣的蛋白質。不過創造它的不是什麼研究毒藥的人類,而是大自然,它並不是簡單地毒死受害者,而是把受害者變成行屍走肉,它也不是蛇毒,而是一種叫做朊病毒的蛋白質。

早在三百年前,人類在綿羊和小山羊中首次發現了感染朊病毒病的患病動物。因患病動物的奇癢難熬,常在粗糙的樹幹和石頭表麵不停摩擦,以致身上的毛都被磨脫,而被稱為“羊搔癢症”。後來又相繼發現了傳染性水貂腦軟化病、馬鹿和鹿的慢性消瘦病、貓的海綿狀腦病等等。經病理性研究表明,這些病,還有人類的克魯病等四種病症都侵犯動物中樞神經係統.隨著病情逐步加重,在神經元樹突和細胞本身,特別是在小腦區內會出現越來越大的空泡,星形細胞膠質增生,灰質中出現海綿狀病變。這些病潛伏期長、病程緩慢、造成腦部逐漸壞死、無緩解康複希望、最終必死無疑,但是患病者的數量不多,因此,這些病都沒有引起人類的注意。

1996年,瘋牛病的爆發使得人類再也無法忽視這種疾病。當舉世惶然之際,人們才發現1982年美國生物化學家普魯斯納(S. B. Prusiner)就提出了朊病毒致病的“蛋白質構象致病假說”,以後又有魏斯曼等人對其逐步完善。普魯斯納提出,朊病毒疾病的病原體是朊病毒。致病的機理是通過和生物體內普遍存在的一種正常蛋白質——朊病毒蛋白作用。朊病毒蛋白的功能目前尚不清楚,不過很可能跟記憶有關。它有兩種空間構象:細胞型(正常型PrPc)和搔癢型(致病型PrPsc)。兩者的主要區別在於其空間構象上的差異。外源或者內源的致病型蛋白可以引起正常型蛋白向致病型蛋白的轉化,實現自我複製,最終產生病理效應。1997年諾貝爾醫學/生理學獎因此被授予普魯斯納。

朊病毒的可怕之處就在於,一個致病朊病毒分子,將一個正常朊病毒蛋白轉化為跟自己一樣的致病型構象之後,就有了兩個致病分子。一個變兩個,兩個變四個……這簡直比歐陽鋒的蛇毒還要“流毒無窮”。好在朊病毒是蛋白質,它對蛋白質強變性劑如苯酚、尿素等的處理無耐受性,因此人類還能比較容易地清除生物體外地朊病毒。但由於朊病毒的特殊構象,它又具有不同於一般蛋白質的耐高溫性和抗蛋白酶性。這使得人類對於生物體內的朊病毒無從下手,因此至今對於病患仍然束手無策,隻能采取被動措施進行預防。

在朊病毒的致病機理得到確認之前,生物分子學原本認為生物的生命活動都是圍繞“中心法則”進行的,即蛋白質的合成是由DNA通過RNA來調控。後來又補充了“反中心法則”,認為這個過程也可以反過來。但是無論如何,生物化學始終認為,隻有DNA在生物分子學過程中才是“自我複製”,蛋白質是不能按照這種機製進行增殖的。

而朊病毒恰恰就打碎了這個舊觀點,告訴人們,蛋白質也可以直接進行自我複製。這一現象的發現對於醫藥、遺傳、生命進化等諸多方麵的研究都產生了深遠影響。