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这时,我的休假年快到了(注:美国的大学教授每授课若干年——一般是6年——便可休假一年。在这一年间,他们可随意进行自己喜欢的活动),我决定把这一年花在同一个生物实验室上,但选择不同的研究题材。我跟梅索森(matt meselson)做了一些研究,再和一位来自英国、人很随和的史密斯(j.d。 smith)合作。我们的研究题目跟核糖体(ribosome)有关,那是一种在细胞内的双球体,含有大约50个蛋白质,能够从“信使核糖核酸”
(mrna,messenger ribonucleic acid)制成蛋白质。
利用放射性追踪剂,我们证实了rna可以从核糖体分离出来,也可以被放回去。
我很小心地进行每个步骤、测量数据,尽力控制所有可能影响实验结果的因素;可是过了8个月之后,我才想到其中一个步骤做得太不周密了。在那个年代,从细菌取得核糖体的方法,是将培养好的细菌跟铝氧土(alumina,又称矾土)放在研钵内研磨。其余的步骤都是跟化学作用有关的,全都在控制之下;但重点是我们研磨细菌时,推动研杵的动作是无法重复的,因此我的实验什么成果也没有。
业余的半吊子
我也必须提一提那次跟兰夫罗姆(hildegarde lamfrom)一起尝试的实验。我们想研究的是,豌豆和细菌所使用的核糖体是否相同?换句话说,细菌的核糖体是否能制造出人体或其他生物内的蛋白质?
那时兰夫罗姆已经设计出一套方法,能够从豌豆分离出核糖体,加入信使核糖核酸,让核糖体利用信使核糖核酸制造出豌豆蛋白质。我们意识到,“把豌豆的信使核糖核酸加到细菌核糖体中时,究竟制造出来的会是豌豆蛋白质还是细菌蛋白质?”这将是个众所瞩目、意义重大的问题;而我们的实验也同样会是众所瞩目,将对遗传生物学的基础带来巨大影响。
兰夫罗姆说:“我需要大量的细菌核糖体。”
梅索森和我为了其他实验,曾经从大肠杆菌(escherichia coli)提取了大量的核糖体。我说:“算了,我就把我们的核糖体拿给你吧,我们实验室的冰箱里多的是。”
如果我是个真正优秀的生物学家,那将会是一项十分惊人和重要的发现;可惜我不是一个很好的生物学家。我们的想法很好,实验构想很好,设备也很齐全,却全让我搞砸了;因为我给她的是受到感染的核糖体,那是在这种实验中所可能犯的最严重错误了。我们的核糖体放在冰箱里将近一个月,早已被其他生物所污染了。如果我重新准备一些核糖体,很认真和小心翼翼地拿去给兰夫罗姆,严格地控制一切,那么实验将会很成功;而我们也将成为首先证实生命的普遍性质的人。我们将证实了在任何生物中,制造蛋白质的机制——核糖体——都是一个模样的。当时我们在恰当的时机做着正确的事情,可是我的做事方式和态度完全像个业余的半吊子,愚蠢而草率。
你可知道这件事让我想起了什么?我想到福楼拜(gustave flaubert)书中包法利夫人的丈夫,一个呆头呆脑的乡下医生。他想出一套如何医治畸形足的方法,可是结果却只令人活受罪罢了。我就像那位没经验的医生!
我始终没有动笔把噬菌的实验结果写成论文,尽管艾德加不停催促,我却一直抽不出空来。这也是从事跨行工作的毛病了:我不会认真地看待它。后来,我总算写了个非正式的报告给艾德加,他一边读一边笑了起来,因为我没有依照生物学家惯用的标准格式——先写实验程序,再写……等等,而写了一大堆生物学家早已知道的东西。艾德加把我写的改成较为简洁的版本,我却全看不懂。我想他们始终没有拿去发表,我自己也从来没有直接发表那些实验结果。
最爱的还是物理
另一方面,华森认为我的噬菌实验颇有价值,因此邀请我到哈佛大学去一趟。我在哈佛生物系做了一次演讲,讨论位置十分接近的突变及反突变。我告诉他们,我的想法是:第一次突变使蛋白质发生变化,例如改变了某个氨基酸的酸碱度;而第二次突变则改变了同一蛋白质内的另一个氨基酸,但酸碱度的改变跟第一次突变时刚好相反,因而抵消了第一次突变的部分效应——没有完全抵消,但足以让噬菌恢复部分的功能。用另一种说法,我觉得那是在同一蛋白质内出现的两次变化,它们的化学效应却刚好有互补作用。
然而事实却不是那样。几年之后,有人发现——很显然这些人找到了能迅速引发和观测突变的技巧——真正发生的是,在第一次突变中,整个dna盐基不见了,如此一来dna内的密码顺序与前不同,而无法“解读”了。第二次突变则有两种可能的情况:一是一个盐基被嵌回去,否则就是另外两个盐基又被拿走了,总之结果是密码又可以解读了。因此,第一次和二次突变发生的位置愈是接近,dna内被破坏的信息便愈少,噬菌的功能就回复得更完整。
连带的,每个氨基酸的密码有三个“字母”(即三个盐基)的事实,也获得证实了。
在哈佛大学的那个星期里,华森提出了些构想,我们一起做了几天的实验。那个实验没有做完,但我已从这位生物界的顶尖高手那里,学到了许多实验新技巧。那也是我很得意的时刻!我居然在哈佛大学的生物系里发表演讲呢!事实上,这可以作为我一生中的写照:我永远会一脚踏进某件事情中,看看到底能做到什么地步。
在生物学这领域里,我学到了很多,得到很多宝贵经验。我甚至连那些古怪的生物名词也会念了,更不用说写论文或做演讲时应该避免的错误,又或者是醒悟到某项实验技巧的缺失等等。
可是我真正热爱的是物理,我总是会回到物理的世界里去!
。。
第二部 误闯普林斯顿…4
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当科学大师碰上菜鸟
在普林斯顿念研究院时,我曾经当过惠勒教授的研究助理。他给我一个题目,没想到太难了、做不下去。因此我回过头来,研究早在麻省理工念大学时便有的一个构想,那就是:电子不会作用于自己身上,而只会和别的电子相互作用。
问题是这样的:当电子晃动时、它会辐射出电磁波,这等于散发出能量,而损失能量即意谓有某个力作用在电子上。
更进一步考虑,晃动一个带电的电子所用的力,与晃动不带电的电子所用的力,一定不一样。因为假使在两种情形中所施的力完全一样,但已知在一种情况下粒子损失能量,另一种情况下则不会损失能量——这好像是对同一个问题出现了两种不同答案,根本是不可能的。
当时的标准理论,是电子对自己作用而产生力,称为“辐射反应力”(radiation reaction)。当我在麻省理工开始推敲这个想法时,我并没有注意到这个问题;我一直认为,电子只会对其他电子施加作用。等我到了普林斯顿之后,才听说有这些标准理论,也才明白,原来的构想碰到大麻烦了。
这时我的想法是:首先让这个电子晃动,然后根据我的想法,它对附近的电子作用,使它(们)晃动起来。这些被扰动的电子所产生的效应,才是辐射反应力的来源。于是我做了些计算,带着结果去见惠勒教授。
惠勒教授想也不想,马上说:“噢,这里不对,因为你等于说它和其他电子间距离的平方成反比,可是它不应跟这些变量有关。而且,它应该与其他电子的质量成反比,也跟其他电子的电荷成正比。”
使我难过的是,他怎么已经做过这些计算。后来我才明白,像惠勒那样的大师,你给他一个问题,他可以立刻“看”
出其中的重点。
他接着说:“而且这会受到延迟,因为辐射波返回较晚。
因此你描述的只不过是反射光。”
“哦!当然。”我颓丧地说。
“等一下,”他说,“让我们假定这反射光是一种超前波,换句话说,这是逆着时间的反应;那么它会在正常时间返回。我们已知道这个效应跟距离平方成反比,如果有很多电子充满整个空间,而且电子数目随距离平方成反比,也许所有的效应便可刚好互相抵消。”
我们发现这个想法确实可行。再次计算的结果非常完美,各方面都对应无误。在古典物理的范围内,这个理论很可能是正确的,尽管它跟麦克斯韦(james clerk maxwell)或洛伦兹(hendrik antoon lorentz)提出的标准理论都有很大差异。但它没有电子自我作用理论中出现一些无限�