分子生物学的寻根

分子生物学的寻根

■　高尚荫

Rooting for Molecular Biology

Gao Shang-yin

目前生命科学中最时髦的是分子生物学。分子生物学究竟是什么样的一门学科？它的起源、内容和性质等作者在《试论分子生物学》和《再论分子生物学——科学的革命》两文中讨论过，但没有寻根，量子物理学家E.Schrodinger和Max Delbruck可以认为是与分子生物学的根有密切关系的。

Schrodinger和生物学之间的关系在他写的一本小册子《生命是什么》(What is life)中就可以看出一位物理学家为什么写一本生物学的书。看起来有两个原因：(一)用物理学术语解释生命对Schrodinger来说是一个挑战。(二)按照他所在的单位都柏林(Dublin)高级研究所的规定，每年对市民作一系列的公开报告。这报告在1944年出版立刻引起了极大的兴趣。无疑地这是由于这本书的作者已是当代著名的波动力学创始人之一。用物理学术语明确地把分子热力学联系到生物系统触及了许多生物学家、物理学家和化学家的心弦。

对“生命是什么”在科学上重要性意见并不一致。一个极端认为此书将遗传物质的非周期性结构的理解引进了生物学并提出了发育遗传学的基本问题即解释细胞内的遗传信息是怎样控制着一系列的反应来形成成熟的有机体的(Schrodinger希望这“有序到有序”(order from order)问题能得到解决从而引出新的物理学规律)。另一个极端则以“生命是什么”所提出的独创见解是错误的。作者认为此书在分子生物学研究的成长和发展的航道上起着启发和指导作用。可惜此书直到它出版十年后才逐渐被人们理解。Schrodinger卓越的能力从分子、量子学说、热力学以及遗传密码方面解释了基因和发育，从而引导了许多非生物学者和生物学者看到生物学的远景。1943年和1953年之间这种生物学远景的看法并没有吸引许多科学家加入这个领域。1953年DNA双螺旋结构的发现后，情况突然发生变化。《生命是什么》一书再重新被人重视从而发挥了它应有的影响。不少科学家转向生物学是因为许多生物学问题能从分子观点上得到阐明，从而分子生物学研究成了一种挑战。新鲜血液的注入使分子生物学在此后的岁月中成长、发育、开花和结果。

《生命是什么》一书究竟对现代分子生物学起什么作用？它没有帮助我们解决具体的技术性问题。这本书最重要的是在科学数据以前就提出生物学的一些基本问题。有些人认为Schrodinger的见解完全是推测。但作者认为事实并不完全如此，我在耶鲁大学学习时系主任实验胚胎学家Ross G.Harrison说过，学术上提出先进的论点很重要，由于先进的论点往往促进科学的前进，分子生物学有今天，不能不说Schrodinger的远见起了一定作用。

Delbruck在生物学的地位比较清楚。青年时代在柏林参加Timofeeff-Rossovsky的果蝇突变实验以及讨论有关哲学和科学问题，激起了他对生物学的兴趣。他企图解释突变的机理，提出了基因的分析基础。后来Schrodinger《生命是什么》中也提出这个问题并加以补充和扩大，1957年Delbruck到美国加州理工学院从事果蝇的研究(当时摩根领导的果蝇研究中心已从哥伦比亚大学迁移到加州)，由于Delbruck和果蝇工作人员不太融洽但结识了正在研究大肠菌体的E.Ellis。他敏锐的头脑很迅速地意识到噬菌体是研究工作的理论材料，因为宿主细菌和噬菌体的关系易于测定，实验在一天内可以完成一次，操作技术比较简单。

1937年和1953年间由于他对噬菌体研究热诚地支持和提倡，使噬菌体研究人员从最初以三人为核心(Delbruck、S.E.Lurla和A.D.Hershey)扩大到几十人，形成所谓噬菌体组(Phage Group)。他们的研究成果收集在1946年出版的庆祝Delbruck 60岁寿辰的纪念册《噬菌体，分子生物学的起源》。从纪念册的34篇论文(除Delbruck的论文之外)可以看出两点：(一)所有的工作都涉及分子生物学问题；(二)所有学者都对Delbruck的为人、学术成就以及他对他们学术上的帮助表示衷心的敬意和感谢。

Delbruck对分子生物学的影响有四个方面：(一)1954年生物学研究大多数是定性的，一般不注意定量实验。Delbruck、Lurla、Hershey和少数其他噬菌体研究人员却主张定量研究，但他们在科学社会里并未得到支持，Delbruck则认为定量实验是有价值的，坚决要坚持下去。Hershey曾几次表示如果没有他和Delbruck的友谊和鼓励他是不愿干下去的。(二)1945年在冷泉港生物实验室由Delbruck主持开设噬菌体课程，介绍新的技术和噬菌体遗传学的见解。早期参加这门课的学员和来自加州理工学院的访问学者都成为噬菌体组成员。他们在分子生物学领域内作出了重要的贡献。(三)Delbruck的知识渊博，分析问题能力强，学术思想活跃。任务明确，他们一再强调确实的实验结果和合理的解释。不论在谈话或报告中他都是一位极严肃的评论者。(四)Delbruck影响最重要的是他的人格(Personallty)的力量。虽然有人认为他傲慢自大，有时盛气凌人，但绝大多数人并不这样想。用Lurla在Delbruck 60岁寿辰纪念册中写的一段话来说明对噬菌体组及其成员的评价。Lurla说，从任何标准衡量噬菌体组都是成功的。成员之间具有牢固的友谊，互相帮助，互相尊重。当研究工作出现重要发现时的激动和欢乐与学术上的友谊竞争的暂时痛苦以及教育卓越青年人的热忱，他们每个人都有一份。这一切是物理学家Max Delbruck引导他们探索生命的奥秘。

Schrodinger和Delbruck两位科学家的共同特点是他们在学术上的独创见解。爱因斯坦说过，知识虽然重要，是研究工作中必不可少的因素，但独创见解才是突破的关键。分子生物学的诞生、成长和蓬勃发展可追溯到Schrodinger和Delbruck两位杰出的物理学家。因而作者认为分子生物学的根是Schrodinger和Delbruck的独创的见解和严肃的科学工作。

(1988年)