戴维 · 巴尔的摩1938年3月7日生于纽约市,目前,外表再像不过一个渐渐老起来的嬉皮士。他曾就学于费城郊外的斯沃思莫尔学院,I960年获文学士学位。后来在洛克菲勒学院深造,并于1964年获哲学博士学位。1963 ~ 1964年,他兼麻省理工学院微生物学教研组的教职,该校在自然科学界所占的地位与邻近的哈佛大学在人文科学界所占的地位十分相似。尔后,于1964 ~ 1965年,为艾伯特 · 爱因斯坦医学院分子生物学教研组成员。将近1965年岁末,去西海岸就任新成立的索尔克生物研究所的病毒学研究人员。乔纳斯 · 索尔克当然就是那位分离脊健灰质炎病毒制成疫苗,实质上消灭了久已令人畏惧的小儿麻痹症的医生。在索尔克研究所,巴尔的摩和两个将要和他共同度过他一生中最重大时刻的人一起工作,他们是雷纳托 · 杜尔贝科和富华德 · 特明医生,还在这里遇到将来与他结为夫妇的那个女子。
杜尔贝科是个有经验的病毒学家,他曾于1952年首先提出用于检定一种动物病毒的观察空斑的方法。1969年他开始研究DNA病毒。他和他的同事终于制定出一种分析研究细胞恶性化时其生长模型变化的实验方法。1963年索尔克研究所成立,杜尔贝科和他的同事动身来加利福尼亚的拉乔拉,建立一个研究小组从事DNA肿瘤病毒和细胞生长调节的研究。早些时候,已经确定某些癌由病毒引起,现在,杜尔贝科小组决心研究DNA肿瘤病毒。很快索尔克研究所成为杜尔贝科领导下的训练基地,培养出不少出类拔萃的青年科学家,其中包括霍华德 · 特明和戴维 · 巴尔的摩。
巴尔的摩主要研究脊髓灰质炎病毒,他在索尔克研究所的三年获得不少教益,并在多种科学杂志上广泛发表论文。1967年,先前对传染性水疱性口炎病毒(VSV)做过开创性研究的青年女病毒学家艾丽斯 · 黄参加索尔克研究所的实验。于1968年巴尔的摩离开拉乔拉时,艾丽斯 · 黄与之偕行,同年,他们在波士顿结婚。
巴尔的摩恢复了脊髓灰质炎病毒研究,他的妻子则继续研究VSV。他受聘担任了麻省理工学院微生物学副教授。1972年擢升正教授,第二年膺选为美国癌症学会基金微生物学教授。这对年方三十四岁的巴尔的摩来说是一个殊荣。
巴尔的摩已经为自己建立了不小的名声,1970年在古斯塔夫 · 斯特恩病毒学进展前景讨论会上,由于他对脊髓灰质炎和门苟(mengo)病毒的基础研究被提名授予第一届古斯塔夫 · 斯特恩奖。
实际上巴尔的摩从二十四岁起就在科学杂志上发表文章。他与詹姆斯 · 华生领导的有名望的长岛冷泉港研究所有联系。巴尔的摩与冷泉港的合作一事紧密了他与那些进行着真正富有革新意义的重要研究处所之间的关系。
有关癌症研究的重要发现发表于1970年,戴维 · 巴尔的摩的成果是其中最值得注意的项目之一:某些据认为对动物致癌的病毒含有一种特殊的酶,能导致受感染的细胞以病毒的RNA为模板,制造新的DNA。这种酶称为DNA聚合酶。
巴尔的摩在麻省理工学院以小鼠为研究对象。前索尔克研究所的同事霍华德 · 特明在威斯康星大学的麦卡德尔癌症研究实验室以鸟为研究对象。受到高度重视的英国《自然》杂志在一篇社论中宣称,他们的工作势将“在癌症研究、分子水平上的遗传学研究,以及从长远来看,有意识地、特定地改变活细胞遗传特性的可能性的研究方面”产生决定性影响。后者激发了研究人员关于可能修改人的基因医治遗传缺陷的长期梦想。
但满脸络腮胡子、不修边幅、态度温厚的巴尔的摩所关心的是归结为所谓遗传工程的问题,他发出警告说:“科学小说里的幻想也许很快会实现,我们必须有所准备。”
巴尔的摩有生以来最光辉的日子——1975年10月16日从早晨7点30分接到他妻子打来的电话开始。那时艾丽斯 · 黄作为哈佛大学医学院的医生,正在哥本哈根出席一次科学会议。巴尔的摩刚从苏联回国,正准备从纽约搭机飞往波士顿。
艾丽斯告诉他的是每个科学家梦寐以求而一位年方三十七岁的科学家所不敢想象的事情:巴尔的摩和他的老同事雷纳托 · 杜尔贝科、霍华德 · 特明一起获得了诺贝尔医学奖。这也许是人们所追求的最高荣誉。伟大的奖励授给“涉及肿瘤病毒和细胞遗传物质之间的相互影响的发现。”
戴维 · 巴尔的摩和其他二人并没有发现治疗癌症的方法,但他们的研究把两种先前似乎性质截然不同的理论——病毒学假说和遗传学假说统一起来了。他们的发现,导致了寻找治愈人类最可怕疾病的方法的研究热潮。有趣的是,尽管特明和巴尔的摩都曾在杜尔贝科指导下从事研究,他们走异途而终于同归。
科学的进步通常不可能一蹴而就。伟大的科学家通常总是在周围社会和许多思想先驱的帮助下前进的。戴维 · 巴尔的摩的最高成就并不因得到他人助力而稍逊其光辉。但如果没有好几个世纪的先行思想,则将不可能实现。遗传学一朝成为一门科学,研究人员开始通过显微镜观察微小生物体繁殖活动各阶段的景象。他们看到了细胞分裂,而更仔细观察时,看到细胞核也会分裂。这一切较之后来戴维 · 巴尔的摩所做的研究固然原始,但不失为一根很长而绝对必要的链的一部分,就像巴尔的摩本人的突破也成为这根链的一部分一样。
正如科学上所常见,思想必须等待有适当的工具协同前进。二十世纪上半叶,遗传学主要是记录时间并通过对许多不同物种的研究检验孟德尔定律。最后,才研制成了电子显微镜,并改进了质谱分析法。
在第二次世界大战期间研制成功的电子显微镜,放大物体的倍数比先前可能的大得多。先前显得微小耐模糊不清的物体如今表现得轮廓分明,纤毫毕露。
电子显微镜在许多种科学上有用,而当应用到生物学上时,巴尔的摩的研究领域——显微生物学以及连生物活体的分子都能研究的分子生物学才可能应运而生。
比赛在继续,诺贝尔奖等待着优胜者。世界各地有好几个研究中心开始采用新的仪器和技术来揭示基因的奥秘。主要有加尔特基的莱纳斯 · 波林、剑桥的华生和克里克,他们正并驾齐驱看谁能够首先确定遗传物质最简单元件的基本构造。结果华生和克里克获胜。
据所知细胞核的某些物质是含有一种糖——核糖的酸。这种物质称作核糖核酸,或RNA. 科学家深入探查细胞核,发现了一种甚至更为基本的物质,似乎能产生RNA。这种物质除了化学结构微有不同并缺少一个氧原子外,和RNA相似。它被命名为脱氧核糖核酸,或DNA。
进一步的研究证明,DNA通过从细胞核产生和分泌RNA把信息传送到细胞的许多部分。这种特定RNA称为“信使RNA”。华生和克里克的成就主要证明了DNA的分子结构是以多种原子的复杂阵列为基础,这些原子互相钩住像一架双扶手的梯子那样盘旋上升穿过三维空间。他们称之为双螺旋结构。
华生和克里克开始设想,继承他们工作的科学家也作如是观:细胞内信息的流动总是从细胞核向外流的。DNA产生RNA,RNA把信息携往细胞别的部分。这也许听起来深奥,但生命就是这样运转的。差不多每个活体的每个细胞都是这样干的(某些类型的微生物没有DNA-RNA结构)。
每个细胞核的遗传物质决定细胞将怎样生长,转而决定整个身体的状况。活体的潜力蕴藏在它的细胞核内。橡木已经含在橡实内,只待时机、阳光、雨露和营养哺育它长成而已。正如华滋华斯(1770 ~ 1850英国诗人——译者)写道,“孩子乃成人之父”,——成人将是什么样,在成胎伊始已经孕育在那个胚胎里了。
巴尔的摩获得诺贝尔奖的成就却表明,在某类病毒(逆行病毒)中信息的传送可反其道而行之,从RNA传到DNA。这意味着,此种病毒作为寄生生物侵入宿主,籍袭击细胞,确实能改变细胞核内部的DNA。由此DNA不再复制正常细胞的基本构造,而复制的却是被入侵病毒改变过的细胞。于是复制出来的新细胞将不是正常细胞而是恶性细胞——癌性细胞,如果产生到一定数量,便能破坏正常的身体机能,杀死宿主。
巴尔的摩声称,“逆行病毒是已知致癌的唯一RNA病毒。”RNA病毒传送信息到DNA的机制称为“逆转录酶”。
巴尔的摩研究的病毒是寄生于种种动物(包括人)的寄生生物。寄生性的病毒其生命周期至少有部分在限养它们的宿主体内度过。正像动物以某些植物而不以别的植物的叶子作食料那样、寄生生物以某些动物而不以别的动物为食料,一个原因,被病毒作为食料的特定动物大概存在着病毒所可利用的某种弱点。各种动物都有生就的免疫系统阻止异体入侵,病毒如果想活下来,必须适应从免疫系统钻进去的方式。
为说明起见,想象你有一所藏有贵重物品的房子,你也许会用锁锁起来以防止入侵者。但如果有人相当巧妙,捺下锁的印痕,配制钥匙,那么他就有了进身之路,可以任意来去。病毒也采取了这种方式。它们设法制成化学钥匙,“打开”免疫系统的锁。有些病毒侵害鸡,有些病毒寄生于狗。研究工作者关注的则是那些不单损害人而且损及人体细胞的病毒。
科学界曾认为,遗传物质的复制方式神圣不可侵犯。遗传物质可以毁坏、杀死,但不能迫使它生产不应当由它生产的东西。如果遗传物质遭到毁坏,它不再在适当的时间做它应当做的事情,那么新生一代的某部分会残缺或发育不全。科学界还认为DNA内的物质可以减,不可能增。举例说,假如你有鸭的遗传物质,你可以毁坏它,结果产生畸形的鸭,但你无法叫它产生小鸡。
但是巴尔的摩发现,就一科病毒——逆行病毒(包括几个种)而言——小怪物竟真能“加入”细胞的遗传物质,产生出不只受有损害,而且与自然意向“不同种类”的东西。
经逆行病毒感染后,DNA分子如今制造并送出的RNA便带有建造异于正常替换细胞的蛋白质的指令。当细胞产生到多得足以造成硬块时、便成为肿瘤。这种肿瘤可以是良性的,局限在一定范围内,不继续生长,或多或少属于封闭性,所以不会导致更大的损害;也可以是恶性的,生长失去控制,占领了身体的某一整个器官或区域。恶性肿瘤像火、它们吃掉的现存组织愈多,火势愈烈,酿成燃遍全身的一场化学大火。某些肿瘤燃烧比别的肿瘤快,某些肿瘤如及时获得合理治疗,或身体竟能设法重申免疫反应(自动缓解)的话,可以消失。
某些癌,现在看来似乎是RNA肿瘤病毒(逆行病毒)产生的。RNA病毒通过感染宿主细胞的途径实际上造成物种代代相传的遗传密码的改变,产生不是原物的复制品而是多方面与原物相异、为身体所难以容忍的新细胞。巴尔的摩认为,并非所有癌都是这样引起的,但有些是这样引起的,他还觉察不同种类的病毒会在不同物种中引起不同种类的癌。所以,这不是为癌症寻找一个单一的治疗方法的问题;这是寻找方法对付简单混称为“癌”的许多疾病的问题。
巴尔的摩相信,仅仅由于症候表面上的相似,使我们以为我们要对付的是一种疾病。随着进一步研究,我们也许能够找到治愈结肠癌、肝癌、乳房癌或肺癌的不同方法。也许能影响一个器官的癌甚至不只一种,每种必须区别对待。
简言之,癌是由种种不同原因产生的许多疾病的总称,寻求一个简单解决办法行不通。如果能找到治疗方法,几乎肯定是对某种特殊的癌的治疗方法。这三位诺贝尔奖获得者感到,也许可以在预防中找到许多办法。很有必要找出那些不生癌的人是怎样善于摄生的。有正常免疫机能的健康者除非暴露在大量环境污染之中不会生癌,这些污染包括辐射、烟雾、石棉和其他形式的污染。许多环境因素或许不直接致癌,但更确切地说,可把身体免疫系统削弱到逆行病毒易感点(另一方面,也有某些痛似乎直接由环境因素如辐射所引起)。
巴尔的摩指出,正常细胞受逆行病毒感染,产生的乃是感染细胞而不是健康细胞,并能继续繁殖,直至摧毁身体。必须记牢,身体各个器官必然会不断产生新细胞替换正常死亡的细胞。(这是个哲学课堂上常常讨论的问题:如果像科学家告诉我们的,身体内每个细胞平均每七年替换一次,那么作为个人恒定不变的本体的那个“我”又在哪里呢?)回答当然在于DNA分子有完全复制身体每个细胞的能力。
1975年10月17日《纽约时报》对这几位诺贝尔奖获得者发表社论赞扬:
“特明和巴尔的摩两位医生推翻了通常所谓中心法则,即总是由脱氧核糖核酸(DNA)把信息传递给核糖核酸(RNA)、这个方向永远不会反过来的忍想,从而革新了对遗传过程的整个认识。当特明和巴尔的摩不约而同地发现 - 驳倒这个教条时,在某些地区出现了理解和征服癌症的关键已经找到的愿望。
我们现在知道这是过早的乐观;但这些基本认识上的进展,仍然是分子生物学上登峰造极的成就,它们对刚获得的诺贝尔基金的嘉许当之无愧。”
这位大胡子医生有高度发达的社会道德心,在重大公众争论处于紧要关头,他总觉得有责任挺身而出。
但巴尔的摩基本上是个医生,这个国家培育出来的最优秀医生之一,他继续研究他的DNA。1977年3月,在美国科学院的一次公开讨论会上,他论述了遗传工程的出现到底福多于祸还是祸多于福。他说,“五年之前,人们往往辩解说,遗传工程还那么遥远,我们不必为此操心。”巴尔的摩指出,现在不是这个情况了。
重组DNA的研究使取自一个生物体DNA片段的遗传物质拼接到另一个片段上去成为可能。遗传物质的移植也许可以在不同界的细胞如植物细胞和哺乳动物细胞之间施行。这项新技术是一种非常有效的研究工具,但也还被看作潜藏着很大的危险,在美国科学院讨论会上,有研究者认为DNA研究是对所有生命遗传继承的侵犯。有的研究者则辩称,研究将推进我们对生命的理解,并能导致饥饿和疾病的解除。
戴维 · 巴尔的摩说,也许可运用遗传工程施行“基因疗法”,替换出了故障的遗传指令。他指出,通过这种新技术的应用,镰形细胞贫血症也许会消灭、他预言,“我不怀疑在五至十年内将尝试做这样一个实验。”巴尔的摩论称,如果遗传工程证明有效,人们会坚决支持它的。他接下去又说,否定遗传工程是“不人道”的。
看来很清楚,重组DNA的研究是当代重大争论问题之一。哈佛大学医学院的一位细菌遗传学研究者乔恩 · 贝克威思说,遗传外科手术即将出现。他说,他可以箄像一种更换基因治疗小孩多动症的试验,这可导致在脑子里产生天然的镇静物。据贝克威思称,这样的实验可能对健康也对人的自由造成严重的流弊。这位哈佛研究人员声称,公众日益视社会问题的遗传学探讨为可以接受,“根据这一点,我认为对重组DNA研究究竟要否进行下去应严肃考虑。”
为一个代表公众利益的团体辩护,特德 · 霍华德告诉美国科学院,恰恰是人类遗传学的未来正处于生死存亡的关头。他辩护说,“你们必须认清这项研究将进行到得出最后结论这一事实”,他断言,“能够做到的就会做到”,他表明不管结果将怎样可憎,知识为了知识这条自我实现的逻辑自会把科学推向不让去的地方去的。
美国科学院医学研究所所长戴维 · A · 汉伯格声称,他同样关切特德 · 霍华德所提出的论点。
1977年4月3日,戴维 · 巴尔的摩出席了在佛罗里达州萨拉索塔召开的全国癌症学会讨论会,报告他和其他人已经在着手探索癌细胞的特殊性,这对试验和预言最有效的治疗方法将是有价值的,这种特殊性将帮助科学家区分不同病人的癌,这些癌在显微镜下看来一模一样,但实质上有基本的生物学区别,对种种治疗的反应也各异。巴尔的摩和他人不断指出,针对各个病人癌症的需要对症施治将日趋可能,将不是把病人归在一起用千篇一律的方法治疗了。这项新的研究证明,即使病人患同类癌症,例如乳房癌,各人的癌细胞也可能存在重大的差异,因而采取一种疗法可能比另一种更有效。
巴尔的摩的报告很重要,似乎说明了为什么患有貌似相同的癌的病人对完全相同的治疗反应不同。对某些病人效果很好;对别的病人根本无效。
在癌症讨论会上,巴尔的摩扣波士顿锡德尼 · 法伯癌症研究所的斯图尔特 · F · 施洛斯曼详细解说了三种生物学标记,帮助科学家们区分不然似乎无分轩轾的白血病细胞之间的差异。其中最普通的是TDT酶(末端转脱氧核苷酰酶——译者),差不多在每个最多发型儿童白血病——忽性成淋巴细胞白血病(ALL)患儿血液中都可找到。巴尔的摩报告说,包括辐射疗法和一组药物的治疗正维持着这些儿童中五年缓解和生存率50%,这些小家伙大郞分实际意味着已永久痊愈。
巴尔的摩建议所有血液内含有TDT酶的患者都可以用医治ALL患儿的疗法治疗。他说,很多医院采取了这种方法,并报道者“令人鼓舞”的结果。
戴维 · 巴尔的摩,黑头发,满脸络腮胡子和短髭。他外表确实像一个渐趋苍老的嬉皮士,但当然远不止此。如果一些癌症的特效疗法即将出现,那么,敢打赌他将是有功者之一。
[Doctors On the New Frontier,1981]