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20世纪的科学怪杰鲍林-第54部分
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挥星饧敲词鞘裁炊魑底欧肿拥男巫茨兀克吹剑幸桓龅胤娇尚纬汕饧蔷褪谴┕肿拥闹醒耄恿姿岬搅姿帷Ｕ馐且恢殖鋈艘饬系南敕ǎ还褂衅渌虑樗坪跣枰肭宄１衷谧髁苏臣扑愫螅吹溃骸白⒁猓刻趿疵孔蝗Γ笤加�3个残基，一共有3条链互相紧密地缠绕着，在各个Po4之间是用若干氢键连接起来的。”唯一的问题在于，分子的中央好像没有足够的空间，因为在那里各个磷酸是紧挨在一起的。当夜，他只好放下手中的铅笔了。
三天以后，他又回到了这一个问题。根据阿斯特贝里的数据，DNA相对来说是一种比较紧密的分子，因此中央部分是包裹得严严实实的。试图将三条链中的磷酸全部挤压到阿斯特贝里确定的狭小空间里，就像是把童话中灰姑娘后母所生妹妹的双脚硬要伸到灰姑娘的一只玻璃舞鞋里一样，无论如何是办不到的。“排列成柱状的Po4为什么相互挤压得这么紧密呢？”他绝望地写道。要是阿斯特贝里对距离的估计值能放大一点，那就万事大吉了。但是，鲍林不能这么干，因为他不能偏离阿斯特贝里的数据太厉害。随后，鲍林又尝试着让磷酸四面体作一点变形，让几条边变得短一些，另外几条边加长些，再来看一看是否装得下。看上去情况要好一点，但仍然办不到。鲍林只得又一次停了下来。
接下来，鲍林吩咐一名助手去化学系资料室查一查有关的文献，只要是核酸的X光晶体衍射的资料就全部收集起来。除了阿斯特贝里和挪威晶体学家斯文·弗伯格的工作外，并没有多少资料可参考。斯文·弗伯格曾在伯纳尔的指导下工作过，他曾发现DNA中碱基的方向是与糖的方向垂直的。任何资料都没有详细说到嘌呤或嘧啶的结构，更不要说是核酸的结构了。
12月2日，鲍林再次对这一课题发起了冲击。满满九页纸上全是图形和算式。他苦苦地思考着，得到了某种似乎是可能的想法。“我让磷酸尽可能地挤压在一起，又尽量让它们变形，”他在草稿纸上记下了这样的话。尽管有些磷酸中的氧在分子中央挨得非常近，彼此之间不那么宽松，但是它们装配起来的方式还是无懈可击的。此外，鲍林还看到，最中间的氧挤压在一起，构成了几乎是完美无缺的八面体形状，这是晶体学中最基本的形态之一。其构造极为紧密，各个零件都排列得井井有条，因此，这种结构必定是正确的。这离开他第一次坐下来研究这一问题还不到一周。
第二天，鲍林兴奋地给一位同事写信：“我现在认为，我们已经为核酸分子找到了完整的结构。”在接下来的几周时间里，每天上午他都要从他在克莱林实验室的二楼办公室走到舒梅克的办公室。“他的情绪很激动，”舒梅克回忆道。鲍林迫不及待地向这位年轻人滔滔不绝地介绍了自己的思想，扯着嗓子谈论自己的思路，一面还不断地核对和修改自己的模型。他开始与科里合作，旨在详细地刻画这一精细的结构。
然而，麻烦又来了。科里对原子的位置作了认真的计算，表明处于中心位置的氧实际上挨得太近，无法装配在一起。12月初，鲍林重新开始扭曲和挤压这个磷酸八面体。有人向他提了这样一个问题，也就是利用他这个模型，怎样才能创造出一个DNA的钠盐，其中带正电的钠离子像设想的那样依附在带负电的磷酸上。在他这个挤压得严严实实的核中，已经没有钠盐的容身之处，是不是？鲍林不得不承认，他无法找到适当的方式来装入这些离子，不过，他以后会把思路理得更清楚。除了这一点以外，其他结果还是应当肯定的。利用克里克的数学公式对这一设想的结构作计算，可以表明，他这个螺旋模型与大多数X光数据是符合的。当然，并不是所有数据都符合。舒梅克也独立地尝试了一些模型，而且还找到了一种扭曲磷酸多面体的方法，使其中的磷酸不那么拥挤，但是，鲍林一时也找不到理由改变他的想法。处于核心的磷酸天衣无缝地团聚在一起，不可能不正确。
在鲍林的头脑中，其中心问题在本质上可以归结为涉及到磷酸结构化学特性的问题。他想，DNA的生物学意义以后一定会搞清楚；要是结构是正确的，那么生物学上的重要性自然会通过某种方式体现出来。在这一点上，他的任务是弄清楚结构，而不是明确其功能。因此，他没有考虑在分子附近的较大范围内具体的情况，而把全部心思集中在一件事情上：寻求一种方法将那些磷酸放置到分子的中心部位，并且要保证由此得到的螺旋能符合现有的数据。
他在阿尔法螺旋问题上取得了成功，因此他深信自己的研究方法是正确的。他曾经用严格的化学原理建造了蛋白质螺旋结构，并且面对矛盾的数据发表了这一个结果，只是在后来才找到需要的事实来回答批评他的人。现在，他也相信自己有能力冲到这类人的前面，运用他在化学方面的深厚功力，挑选一种直观上一看就是正确的结构。如果你想耐心地等待，直到每一个疑团都解开，那么你永远也别想人家会承认你作出的任何发现。况且，他感到自己设想的三螺旋结构是正确的。
圣诞节前一个星期，他致函剑桥的托德说：“我们相信，我们已经发现了核酸的结构。实际上，我已确信无疑……这是一种非常美丽的结构。”鲍林知道，托德是对一种经过提纯的核酸进行研究的，因此他请求托德寄一些样品给他作X射线分析。一科里博士和我本人都深感不安，至今尚无一篇报道，说明已有人精确测定过任何一种核苷酸的结构。我们已经认识到，有必要在我们的实验室里进行一些结构测定的工作。我知道，卡文迪什的学者们正在进行这一方面的研究，不过，这是一个十分庞大的领域，我们不能指望他们把一切事情全都包下来。“然后，鲍林又写信给儿子彼得，写信给多诺胡，称他希望不久就能完成一篇有关核酸的简短论文。
但是，这一种结构仍然是不够正确的。科里又重新作了一系列计算，发现磷酸相互挤压得太厉害，相应的原子之间换得太近，因而是不合情理的。鲍林打算对这种结构再作些调整和修补，有些地方要变一变，另一些地方则要压一压，争取离答案近一些，不过仍然无法达到完美无缺的地步。
正当鲍林为DNA结构一筹莫展的时候，又发生了另一件令人心烦的事情。12月23日，联邦调查局专职密探、国会调查委员会的心腹布登兹，在众议院的一个调查慈善基金会情况的特别委员会会议上公开作证，称鲍林作为古根海姆基金会顾问委员会的一员，是一名未公开身份的共产党员。布登兹还怕人家说他不够卖力，居然抖落出各种不同团体原23名担保人和3名官员的名字。这些人和鲍林一样，与共产主义毫不相干。布登兹的证词自然会激怒许多与一些强大的基金会有密切联系的显要人物，最终将会使人们对麦卡锡主义产生强烈的不满。但是，在短期内，宣布这一消息的时间——圣延节前两天，也就是新闻媒体正苦于没有记者作追踪报道，为找不到轰动的头版标题而发愁的时候——这些被点名的人将很难有机会反驳，所以他们受到的伤害就特别严重了。
大部分时间里，鲍林一直遵守着自己在一年以前作出的决定，没有进行积极的政治活动。此时，他感到自己像被毒蛇咬了一口那样难受。他用自己典型的方式作出了直截了当的反应。“那是彻头彻尾的谎言，”他对新闻媒体这么说。“要是不以伪证罪判决布登兹，那么我们一定可以得出这样的结论：法庭和国会的许多调查委员会无意了解并公开事实的真相。”后来，鲍林发现布登兹不可能因作伪证而受到法律的制裁，因为他的证词受到国会特权的保护。于是，他设法采用另一种手段将他的告发者送上法庭，就是在报纸上骂布登兹是一个“扯谎的老手”，希望布登兹会反过来告发他。但是，布登兹并没有上钩。
鲍林对这一次受到政治攻击，颇感意外，情绪非常沮丧。他采取了不同寻常的步骤，邀请几位同事在圣诞节那天到他的实验室看一看他研究DNA的情况。他对自己的模型所碰到的细微末节的问题，已感到十分厌倦，他只想听到人们的好话。听取鲍林介绍情况的来客不多，他们都热情地赞扬了他的想法，他的精神也为之一振。这一年最后一个星期，他与科里一起，对论文手稿作了最后的加工和润色。
1952年12月的最后一天，鲍林和科里向《国家科学院学报》投寄了他们的论文：“为核酸设想的一种结构”。他们在文中强调指出，这是“至今为止研究人员提出的第一个精确地描述的核酸结构”——这样，就将他们对核酸的研究与对阿尔法螺旋的研究相提并论了。论文详细地阐述了分子核心部位的结构，并用大部分篇幅论述了如何精确地构筑磷酸多面体，当然也介绍了一些生物学机理。在鲍林的这一模型中，碱基是核酸中负载信息的部分，它们是伸向外侧的，就像树上的枝叶一样，彼此之间留有足够的空隙，可作任意方式的排序，从而保证分子可以有多种多样的变化，所含信息也会有多种具体的内容。在此之前，阿斯特贝里已经注意到，核酸螺距为3。4埃，几乎等于多肽链在伸展方向上每一个氨基酸相隔的距离。这就启发我们作这样的考虑：新的蛋白质也许可以直接从一个核酸酶上切下来。鲍林看到，他的模型中也容许发生同样的事情，在链的方向上四个相邻碱基的侧面所形成的空隙正好能装进一个氨基酸。
不过，在这篇论文中，一反往常的情况，作者使用了一种少见的试探性语言。“这是一种大有希望的结构，”鲍林写道，然而也是“一种异乎寻常地紧密的结构”；它只能在“大体上”符合有关X射线的数据，与通过克里克公式算出的理论值比较，也只能算是“差强人意的结果”，他继续写道，各个原子的位置“大概还可以作更为精细的描述”。
事实证明，这篇论文写得匆忙了一些。鲍林懂得，DNA是非常重要的，他也知道，威尔金斯和富兰克林正热衷于这一课题的研究，布拉格的研究小组至少在这个问题上作过一次尝试。他还认识到，与蛋白质相比，这是一种较为简单的结构。而且，他非常清楚，无论是谁率先得到一种大致正确的结构——即使在细节上还有些毛病——谁就确立了领先的地位。这正是他梦寐以求的目标。在DNA问题上最早而不是最后说的话，最先发表的文章，将会被后来者引用。这并不要求百分之百准确。他多么想赢得最早发现者的名声啊！
为了弄清楚这篇匆忙拼凑出来的有关核酸的论文，我们最好将其与鲍林在蛋白质问题上所作的研究作一下比较。鲍林的阿尔法螺旋是他十多年里翻来覆去进行分析的成果，其中凝结了他在成千上万小时中艰苦细致地进行晶体衍射研究的心血。在他正式发表他的模型前，他的实验室将氨基酸的各个成分精确地测定到了几分之一度或百分之一埃。在蛋白质这一课题上，存在着用X射线拍摄到的大量清晰的资料，可以让鲍林作仔细的研究，使他有可能将几十种不同的结构剔除掉。从他头脑中出现阿尔法螺旋的粗略概念到他实际发表这一种结构，一共经历了整整两年的时间。在这段时间里，许多时光是他与科里在一起度过的，两人一道制作了一系列精巧的三维模型，并且翻来覆去地进行了察看和修改。
对于DNA，这些事都没有做。
“我仅有的疑点是……”
12月底，克里克和沃森从彼得口中得知，鲍林已经解决了DNA问题，心里感到很不是滋味。说不清楚到底是绝望，还是不服气——两个人一会儿估摸着鲍林是怎样打败他们的，一会儿又确信，鲍林没有看到过威尔金斯和富兰克林的X光照片，他不可能超过他们。当然，他们又想到，他毕竟是鲍林，因此没有什么事一定办不到——两个人又继续研究自己的问题了。要是他们能够在鲍林发表论文之前就能独立地搞出点名堂，也许他们至少可以分享一部分荣誉。
那一年春天，就是克里克和沃森两人受到警告不得搞DNA研究以后几个月，也是在鲍林来访卡文迪什前的几个月，有人介绍他们认识了切加夫。切加夫是一位出牛于奥地利的牛物化学家，为人尖刻，固执已见，他曾经使用色谱分析法研究过核酸的化学成分。他对克里克和沃森两人的印象并不好。“我从来就没有碰到过这么无知而又狂妄的两个人，”他说道。“他们对我说要制作一个螺旋，也就是一个多核苷酸，以便与鲍林的阿尔法螺旋竞争。他们喋喋不休地谈论有关‘螺距’的情况，以至于我还记得我随后写下了这样的话：‘两个小贩寻找着一个螺旋’”①不过，他们这一次交谈对于克里克和沃森来说，还是意义重大的。切加夫告诉他们，在DNA中，不同碱基出现的可能性之间，存在着一个简单的关系，就是腺嘌呤和胸腺嘧啶出现的数量大致上相同，鸟嘌呤和胞嘧啶出现的数量也大致相等。每一对碱基中，较大的一个是嘌呤，较小的一个是嘧啶。切加夫在1947年在大西洋彼岸旅行期间，曾对鲍林讲起过这一种关系，但鲍林并没有在意。
①英语中，“pitch”一词兼有“螺距”和“摊位”之意，但“pitchman”却只能作“小贩”或“推销员”解。在此，说话人故意用pitchman一词来嘲弄克里克和沃森。
但是，对于克里克和沃森来说，这可大不一样了。富兰克林的批评已经促使他们将磷酸放到了分子的外侧；现在他们又受到启发，得知内侧各对碱基之间存在着一一对应的关系。他们开始设想，在螺旋中，嘌呤和嘧啶以某种方式挨次排列在分子中心的下部。
1953年2月初，他们通过彼得看到了鲍林寄来的关于DNA的论文手稿，这是两位学者求之不得的东西。使他们大吃一惊的是，鲍林的模型看上去与他们早先舍弃的三链结构很相似，只是各个部件装配得更加紧密一些罢了。只要将手稿读上几分钟，就不难明白，在分子中心并没有地方可以放置用来维系带负电的磷酸所需的正离子。克里克和沃森两人几乎惊呆了。鲍林的结构离不开磷酸之间的氢键，但是，DNA中的磷在正常的洲中失去氢时，怎能再会有氢呢？“没有氢原子，整个链就会马上散飞掉，”沃森说道。虽然他们以前用自己的模型说明了这一点，但他们还是重新核对了一遍。没有错，在他们十分珍视的教科书上，白纸黑字，写得明明白白：磷酸必定处于离子的状态。他们参阅的就是鲍林编着的《普通化学》教科书。
他们感到莫大的安慰。“要是一名学生犯了一个类似的错误，他一定会被人认为不配在加州理工学院化学系读书，”沃森后来这样说。他和克里克毫不迟疑地向剑桥大学的化学家反映了他们批评的意见。当天傍晚，鲍林的错误就在全校沸沸扬扬地传开了：莱纳斯的化学出了毛病。
对于沃森来说，这倒是一个重要的时刻。他向威尔金斯讲述了鲍林的错误，同时也介绍了自己关于DNA呈螺旋状的想法。他得到了回报：他第一次被给予机会察看富兰克林拍摄到的有关DNA分子的最新照片。富兰克林已经发现，DNA存在着两种形式：一种处于缩合干燥的状态，另一种处于扩张湿润的状态。鲍林先前使用的阿斯特贝里拍到的照片，显示出来的是这两种形式的混合品；而富兰克林的新照片则要清晰得多，而且纯粹是其扩张的形式。沃森由此马上认定，这种分子是一个螺旋，他还从中得到了解决问题所需的几个主要的参数。
克里克尽管仍耿耿于怀那次盘绕螺旋的事，此时心情却显得格外舒畅。他致函鲍林，谢谢他事先就给了他关于核酸的这篇论文的单印本。“我们为其结构之巧妙折服了，”他写道。“我仅有的疑点是，我还想不出怎样把它装配好。”
鲍林这次明显的失误也使布拉格很得意，他同意让克里克和沃森全部身心地重新投入DNA的研究，在这里，一扇机遇的窗口打开了，布拉格想让卡文迪什赶在鲍林卷土重来前抢占这一个高地。
然而，鲍林却转向了一个新项目，那就是开春以来一直在研究的铁磁性理论。与此同时，他还开始筹划秋季在加州理工学院召开一次重要的研究蛋白质问题的国际性会议。只是在彼得2月中旬写信告诉他，英国人对他提出的结构是嘘声一片时，他才不得不回过头来再次考虑DNA。此时，科里最后一次校校了鲍林的原子坐标，其中有些数据仍然表明结构太紧密，不合理。“我对核酸的结构又验算了一次，旨在修饰一下有关的参数，”鲍林回信给彼得道。“我听到有人说，沃森和克里克在早先一些时候就已经构造出这�
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