20世纪的科学怪杰鲍林-第70部分

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是角蛋白的结构，螺距却是5。4埃。“我非常坚定地认为，这种结构应当符合X光的有关数据，”鲍林回忆说，“因此，我决定再等一等。”
　　但是，布拉格的研究小组设想的螺旋结构之一，也即每圈有4个氨基酸的那种结构，已经非常接近于鲍林知道的那种含有3。7个氨基酸螺旋结构。鲍林感到，他们迟早会修正自己的研究方法。1950年春，鲍林再次将全部身心投入蛋白质研究。他全面考察了科里新近关于蛋白质可能结构所作的系统分析，并用线、球、杆等实物制作有关结构的模型。他在加州理工学院的一个车间里用木头雕刻出一种崭新鲜艳的模型，代表原子的是一些球体，每个球上都标明了范德瓦尔斯半径，在其侧面则按有许多小孔，以便于各个球体之间的连接。整个模型看上去就像一团团肥皂泡一样——因而有填补空间的模型之称。这是鲍林的又一创新，后来成了成千上万个化学实验室和课堂的标准教具。在制作模型的过程中，鲍林严格地遵循了自己为蛋白质结构所作的规定，确保所有可能的氢键无一遗漏，每一肽键都保持平直的状态，各个构件之间都不存在人为张紧的应力，原子之间也没有彼此挤压太紧的情况。这样，鲍林和科里运用模型证实了蛋白质两种螺旋结构在化学上是完全可行的。这一次，他们还得到了一些新的启示——可以用某种方式拉伸其中的一种结构，借此即可说明这种结构具有缎带的特性。不过，尽管他们作了如此精细的修饰，仍然存在着一个令人困惑的难题：蛋白质的两种基本结构中较为紧密的那一种，也就是鲍林相信就是角蛋白结构的那一种，仍然不能解释用X光反射得到的5。1埃这一个数据。根据鲍林的理论结构，可以预测是5。4埃的反射。这两个数据之差——等于一个氢原子宽度的六分之——也就成了鲍林摘取揭示蛋白质结构桂冠第一人这一殊荣的唯一障碍。这一障碍也许比美国科罗拉多大峡谷还要难以逾越。
　　1950年夏秋两季，鲍林一直受到布登兹的控告和来自加州理工学院内部的调查，但是，他仍然继续着这一问题的研究，试图弄清楚其他一些蛋白质的结构。1950年9月，鲍林得知，他从前的学生（也是林奇的信徒）戴维·哈克在欧文·朗缪尔的支持下，正在建造一家“东海岸实验室”，专门进行蛋白质结构的研究，并且获得了大笔资助。这事大大增强了鲍林的紧迫感，竞争变得更加激烈了。他需要更加努力地工作。为此，他开始使用一种驾驭梦中活动而设计出来的方法。从上床熄灯到实际成眠这段时间里，在头脑里不断翻腾那些使他最为困惑的问题。他发现，运用这一方法，他的潜意识可以通宵达旦地继续研究有关的问题。在他的梦境里，蛋白质螺旋结构不断地翻滚和旋转，时隐时现，飘忽不定。这种方法也使他有可能不做那些受到政治迫害的恶梦。
　　但是，这一切并没有给5。1埃这一难题带来任何解答的希望。于是，鲍林作出了一个关系重大的决定。感到自己“身不由己地受制于布拉格、肯德鲁和佩鲁茨三人的论文”，鲍林决定不理会那个与实验结果矛盾的重要信息，至少先发表一篇初步的注记性文章，谈谈自己为蛋白质设想的模型。如果他是正确的——也即如果能找到某种有待于发现的解释，可以说明为什么自己的模型与X光数据之间存在着差异——那么他就应当首先将其结果见诸于公开发表的文字，否则就有在历史上丧失应有地位的危险；如果他是错误的，那么到底是何时发表的就无关紧要了。
　　1950年10月16日，鲍林和科里给《美国化学学会学报》寄去了一篇简短的注记，表明他们最先得到了有关的结果。文中提到，他们设想有两种螺旋模型：在一种螺旋结构中，每圈含有的氨基酸残基数为3。7；在另一种结构中，此数为5。1。他们还提到了氢键的排列方式，声称已经找到非常有力的证据，表明他们提出的这两种结构在各种各样的蛋白质中都存在。文中还暗示他们已为蚕丝制作了具体的模型。这些就是这篇注记的大意。结尾处，作者许诺“不久将详细公布他们的研究结果”。
　　喜讯终于不期而至。鲍林从英国的一家名为“科托尔兹”的人造纤维制造公司获得了新的资料。该公司的研究人员成功地生成了完全是人造的多肽链，构成这种多肽链的只有一种类型的氨基酸。与自然角蛋白相比，这种人造多肽链的特性，在某些方面完全一样，而在另外一些方面又有显著的不同。科托尔兹公司的科研人员发现，他们生成的人造链就像装在一个盒子中捆在一起的许多铅笔——在鲍林看来，这就是一种螺旋结构的证据，其总体形状就像一根细长的柱体——他们还发现，在这种链的长度方向上似乎存在着氢链。当然，最好的消息来自这组研究人员提供的极为洋细的X射线图：这种新型纤维并没有显示出5。1埃的反射。
　　鲍林非常兴奋。看来，这就是一种螺旋结构——更精确地说就是一个“螺旋”，此时，鲍林已经开始使用这一名称。这个用语是鲍林读博士后时的一位同学杰克·杜涅兹首先提出并建议他采用的——尽管仍无证据可以用来说明那个使人伤透脑筋的距离到底是多大。也许在自然角蛋白中那5。1埃反射并不如大家所想象的那么重要，也许那只是一种人为的现象，或者是自然角蛋白中某一更高层次结构造成的结果。总之，他不予理会是很有道理的。鲍林和科里又重新振作起精神，继续进行模型的制作，构造出两种螺旋的最终形式。鲍林将其紧密的一种称为阿尔法螺旋，松散的一种称为你玛螺旋。鲍林和科里还将两种丝状的扩展结构定名为片层。
　　一条新闻在加州理工学院传了开来：鲍林的研究组正在精细地建造蛋白质的模型。这引起了理工学院那些生物学家的注意。那年冬天，。鲍林在一次研讨会上向他们阐述了自己的思想。科克霍夫实验室的大型报告厅内座无虚席，在场听众议论纷纷。“每个人都清楚这将成为一个非常令人注目的热点问题，”生物学教授雷·欧文回忆道。
　　像往常一样，鲍林绘声绘色地作了演讲。助手们肩背手扛着各种各样的支架，簇拥着他走进了报告大厅。有一件高高的物品用布遮盖着，上面还系着一根绳子，好像是即将揭幕的一座塑像。大家都知道那就是“模型”。鲍林开始讲演，首先一一介绍了蛋白质结构的基本情况，同时还画出一些图形，说明氢链和平面肽链的重要作用。他手持一堆孩子们玩耍用的软塑料珠子，劈里啪啦地将它们一一装配起来，从中可以看到各个氨基酸是怎样连接起来的。作了必要的介绍以后，他起身走向这一模型，从衣袋里取出一把折刀并将其打开，像是要割断那根系着的绳子。听众中不少人从座位上欠起身来，瞪着眼睛注视着即将发生的一幕。此时，鲍林这位表演大师，似乎想起了什么事情，动身退回原处。大家又坐回自己的位置。鲍林注意到这一做法所产生的某种效果，数次重复了这套把戏。“他的确铺设了大量悬念，”欧文说道。
　　随后，鲍林已经感到心满意足，双手一挥，幕纱揭开：一具色彩缤纷、美丽动人的模型显露在人们的面前。这就是他为蛋白质设想的那种紧密的螺旋结构，也就是所谓的阿尔法螺旋。在场听众中许多人是第一次亲眼目睹一种立体式的分子模型，而且是如此气派。模型看上去“栩栩如生”，一个个原子被漆成鲜红色、白色和黑色，井井有序地装配在一起，相互盘绕和弯曲，形成了一根粗壮的滚花状柱子。螺旋中，一条条微微伸展的曲线清晰可见，一个个原子历历在目；各个部件深浅不一，轻重有度，错落有致，显示出来的视觉效果使任何别的模型都相形见细。鲍林主观想象的化学结构得到了逼真的体现，引来了在场听众阵阵惊叹之声。鲍林在结束讲演时，列举种种证据，表明这种结构在许多天然材料中都是存在的。此后，加州理工学院的教授和学生纷纷上前与鲍林握手，问这问那，仔细察看和抚摸这个螺旋模型。
　　科克霍夫研讨会上那样的讲演就像去外地巡回展示的预演，使鲍林在撰写详细论文之前有机会回答各种各样的质疑。不过，他并未听到实质性的批评意见，看来，大家的印象都非常深刻。鲍林对自己设想的结构，特别是对阿尔法螺旋，心里更加有底了。
　　随着自信心日渐增强，鲍林和科里在1950年和1951年之交的整个冬天，一直在忙于扩大战果，为其他蛋白质，如胶原蛋白、羽铀。胶含蛋白、肌肉蛋白等，寻找结构，其中不少蛋白质在其更加复杂的结构中包含阿尔法螺旋的成分。两人的合作形成了一套固定的程式：鲍林提出结构的基本设想，科里就将这种设想细致而又精心地制成精确完美的模型。有时，两人在一起谈论那些粗糙的地方，科里的工作可能会显示出鲍林设想中还有薄弱的地方，随后两人再在一起对这些地方作进一步的润滑和修饰。就这样，一种又一种结构找到了自己的位置，成功的消息也在世界上不胫而走。在卡文迪什，布拉格小组的研究人员原先并没有重视鲍林和科里先前在《美国化学学会学报》上刊载的那篇晦涩难懂的注记，他们一直在等待鲍林发表更加详细的论文。而在纽约，1951年2月，韦弗却急于了解这一联串突破的详细情况，他向鲍林的实验室派去了一位熟悉蛋白质研究的洛克菲勒基金会官员，他的名字叫鲁密斯。鲁密斯发现，这个实验室是一个大胆想法层出不穷的地方。“无疑，鲍林这个人想象力丰富，雄心勃勃，智慧过人，”鲁密斯与鲍林相伴只有一天，就在自己的日记中写下了这样的话。“但是，他在有些情况下（比方说，‘人造抗体’），已经偏离航道，他的许多激励人心的图片、模型等等，在很大程度上也许只是凭空的主观想象，尚难算作牢靠合理的科学创造。”
　　广阔前景
　　偏离了航道！鲍林也许可以接受这种说法。他在某些层次上的确在碰运气。科托尔兹公司的数据所显示的很可能只是人造多肽的一种奇异特性；试验中找不到5。1埃这一反射数据的踪影，这一现象也许与真实的蛋白质毫不相干，对鲍林的模型进行X光反射试验似乎永远也不会得到这样的结果。对此，鲍林仍然无法作出令人信服的解释。尽管存在这一差异，他还是决心向前迈进，他要碰一碰自己的运气。而在这个问题上，布拉格的研究小组是决不会贸然行动的。在卡文迪什，他们循规蹈矩地运用所得数据，根据照相底板上的斑斑点点构筑有关模型。但是，在帕萨迪纳，X射线设施较差，研究晶体学的人员也较少，因此只能够靠碰运气致胜。他们大胆地在鲍林挑选的层次上玩这场游戏。对蛋白质的分子结构进行分析，运用的模型要比别人用过的模型复杂成千上万倍，精确度却要达到一埃的十分之一或百分之一。在没有可靠数据作为后盾的情况下，换了别人，都一定会像布拉格那样退避三舍而不敢轻举妄动。
　　但是，鲍林是独一无二的。人居中年，在人生的这段时间里，许多科学家已经满足于躺在年轻时取得的成就上，开始涉足行政管理。然而，鲍