分子生物学在早期是非常珍贵的空白。科学之精华和新颖的实验室造成思维想象力丰富的环境。当今有可能发生相同的事情吗?
在希尔斯路(Hills Road)上的新阿登布鲁克医院场地为我们建立一座医学研究委员会(Medical Research Council-MRC),高级大楼是早期资历较深成员所做研究工作的真正成果。
傅莱德 · 桑格(Fred Sanger)在丹尼斯 · 考特路(Tinnis CourtRoad)生物化学系工作时就已经测定出胰岛素中氨基酸的顺序。麦 · 佩鲁兹(Max Peruts)和约翰 · 肯德鲁(John Kendrew's)的首次(作出)发现血红蛋白和肌浆蛋白的三维(立体)结构模式以及我们的DNA双螺旋模式都是在卡文迪什实验室(Cavendish Laboratory)——物理实验室内产生的。
1949年我参加医学研究委员会(MRC)工作。我们全都安排在卡文迪什奥斯J温(Austin Wing)顶楼上的一个单人房间里。不久以后MRC发现还有不少空房间。麦克斯 · 佩鲁兹和约翰,肯德鲁分到了他们自己的一个小办公室。后来的单位获得更多更大的房间。至于我们如何利用这个房间大家进行了讨论。麦克斯和约翰最后决定詹姆士 · 华生(Jimes Watson)和我将我们的桌子搬进去。“…以便你们能互相交谈而不致影响其余的人。”
当这房间搬进更多桌子时就变得越来越拥挤。我们同彼得 · 鲍林(Peter Pauling)、吉雷 · 多诺(Jerry Donohue)以及一两位别人共同合作研究DNA模型期间,尤其显得如此。最后剑桥(大学)提供了一个生物化学实验室在同一楼上。在此之前,在莫尔丁诺研究所(Molteno Institute)在奥斯丁 · 温顶楼上的化学(实验)室里,在低温站(Low Temperature Station)的冷房内我已准备好蛋白质。这间房原打算用作冶金学实验,并未打算用作结晶蛋白质研究。首先这里甚至连一只冰箱都没有。在当时那些日子里,我们用排去空气后产生的吸力水泵连接水龙头过滤蛋白质的悬浮液;由于没有安装保证安全的橡皮管,造成不止一次的“洪水泛滥”。
当时闲置的房间一直非常珍贵。当我们同赛尼 · 布兰诺(Sydney Brenner)协商解决难题时,后来他在遥远的南非写信说如果需要,他会准备在一个柜子里工作。最后我们全都搬到奥斯丁 · 温到邻近的小棚屋去,虽然总是“临时性”建筑物,但它还屹立着。虽然这一建筑物现在仅为存放自行车使用。西摩尔 · 贝因叟(Seymour Benzer)、赛尼和我共用一办公室(进口右边的一角),而维伦 · 英格莱姆(Vernon Ingram)却占用了不少有限的实验室空间。后来,当马伦 · 霍格伦德(Mahlon Hoagland)和我们在一起时,他和我一年中有大部分时间在马尔丁诺研究所的阿尔夫莱德 · 铁赛尔(Alfred Tissiere)的白房间里工作。这不仅是(唯一)临时空房,当我们发现它时,房间内还放着一台仪器——冷冻离心机——这是我们在单位里求之不得的。
赛尼和我决定看看我们是否能“获得”一些额外的空房。在当时,现代数学实验室建立之前,在那场所有—拥挤的旧大楼。我们找到了一个狭长的房间,是一附属的动物博物馆,邻近一个大房间里从天花板上悬挂着一条鲸鱼的骨架。我们看到的这间空房可能是用来为博物馆准备放标本的。动物学教授卡尔 · 盼丁(Carl Pantin)和气地同意我们可以使用这间房。我们就在这里做我们的研究工作:用一氮茵(嘧啶)染色剂生产突变体病毒,而且准备了所有培养皿等等。其它部分房间正好就在此_面:我们也办理“租借”这些房间。当有人问我是否曾经做过实验时,根泽 · 史坦特(Gunther Stent)喜欢说:“他能够从第一手(直接)实验中证明”我们都做过实验。因为,当时我们曾先后共用过相同的浴缸”显然,房间和设备都有点受到限制。在困难条件下尽量设法应付轮流值班,进行这种安排是不奇怪的。当然我们欢迎新的思维方式和更宽敞的实验室。
我们做了许多工作研究基因:此病毒基因称为噬菌体T4。我们用许多种诱变剂通过处理这些病毒做突变体的研究,发现突变体是由一氮茵(嘧啶)从所有其它在病毒中基因在不同地方发生而产生的。我们认为一氮茵(嘧啶)所做的事是增加了基质或排除基质到基因上。这也适合这样一种想法、一氮茵(嘧啶)在—对DNA毗连的基质之间滑动。分析这种突变体立刻揭示基因编码三个一组的性质:即,三个基质的顺序依次将特殊氨基酸转译成蛋白质。
我们很快能够将所有我们的突变体排列成加号(+)或减号(-)。人们可以认为加突变体就如额外基质加到顺序上。而减突变体就好像失去了一个。我们发现突变体的一切结合如符号(++或﹣﹣)具有突变表型。几乎所有这些表型都具有+和 - 的结合具有杂女型表型及其它类似表型。这关键性实验开始进行、我们决定弃一种类型中放三个突变体在一起:例如:+++。预见这会出现一杂交型表型,而这结果确实如此。
这是极其引人注目的结果。由其本身所决定的三个突变体之一表明了突变体的表型。它们之中另外两个突变体也在一起表明了突变体的表型。而全部三个结合就恢复了杂交型。我们准确地得出结论这是由于它是三个一组密码。这天晚上我清楚地记得当我们得出决定性实验结果的情景。莱士里 · 巴奈特(Leslie Barnett)和我晚饭后去检查细菌培养皿。一眼看到主要培养皿向我们表明三个一组(+++)是杂交型。我们再仔细检查培养皿,并确证我们没有使它们混淆。我环顾房间对莱士里说:“你实现了吗?莱士里,你和我是世界上最先——认清它是三个一组的密码”。
当确实要搬到希尔斯路时,我又正在访问美国。我原来不打算离开,但开放实验室已经延期。当我安排出国的时间就我所能告诉的是一切都进行得非常顺利。
新实验室有两大优点:首先我们能更多地同傅莱德 · 桑格小组联系。在这以前很久,我们就努力说服傅莱德和我们在卡文迪什一道工作;而他不愿留在生物化学系,而到物理系的。我们吸收维伦 · 英格莱姆代替他。维伦发现了镰状细胞血红蛋白在单一氨基酸中不同于正常血红蛋白之后,我们为桑格和他的同事们在晚上安排指导老师作一系列基因讲述,但这还不能立刻导致密切合作。当希尔斯路实验室开始进行工作时,我们都认真注意(参加)所有讨论会。希望这会引起相当不同的观点:结构的、基因的和生物化学的探索方法结合在一起。我决定提倡更多的积极合作的准则讨论共同联合的文件,不管大家的兴趣和良好愿望如何。这在好几年之前,这些已经开始成为现实。
另外一个优点是我们能邀请更多客座学者。虽然我们被允许有研究生,因为他们同这所大学还有松散的联系。我们保持了微乎其微联系。我们指的工作同主要来自美国的从事比博士级工作更高深的研究工作的学生联系。在当时在欧洲有两地吸收分子生物学方面有进取心的博士研究生。大部分要客座访问学生的是巴黎巴斯德研究所和在剑桥大学的我们的新实验室。所以我们能够挑选一批人,他们通常逗留两年有时三年,对他们来说,是颇有吸引力的。因为他们回到美国时通常能得到一项很好的工作。这对我们来说也是有吸引力的。因为他们带来了从别的实验室中搜集的经验,与志同道合的人在一起,依靠有智慧的头脑指引着他们奋进。
当实验室不断发展要安排每人做好本职工作时变得日益困难。我提出两项建议促使这工作更加简便。实验室最明显的特点,是根据麦克斯 · 佩鲁兹的果断主张启用是在该建筑物顶端临时小阁楼;而且大家混合在一起,这样没有秩序。然而,我发现:在研究工作中大家共事一年甚至一年以上,连他的名字,也回忆不起来,这倒是令人窘迫的。于是我们为每人(工作人员和客座学者)陈列了他们的照片。在小阁楼里挂起照片来并将名字写在下面,以便找谁时更加方便。但不是所有主要工作人员都乐意一致使用这一方法。我不得不用巧妙的方法使得赛尼 · 布兰诺去拍照。我得到照相师密切配合才拍成这张照片,我们同赛尼交谈,谦逊地引他到照相馆的椅子旁,一会,他坐下来,摄影机拍摄了他的相片。
另一项革新是每年举行一系列讲座,在科学年开始之前,大部分新客座学者到达之后,每周为他们举办一次实验室讲座。佩鲁兹聪明地限定在四、五天内。我们既不迟到,也不早退。交谈是广泛的。新成员可以对简示的研究工作进行许多广泛的调查。交谈可以涉及到新颖、令人振奋而又鼓舞的研究情况。有些与未来研究计划有关。所有交谈者提供的情况不针对自己的亲密同事,而是对实验室其他成员。有时对准麦克斯 · 佩鲁兹提出建议。如果麦克斯能够理解建议,我们大家就能够做到。
赛尼和我继续在一办公室共事。但现在工作更加扩大了。我还做一些实验工作。尤其在我发现如果你穿着白色外衣,并且在用(玻璃制的)吸管做实验时,他人很少干扰你。赛尼主要做实验,所以大部分时间我本人都在办公室,而且我们常常交谈一个小时或者一天。随着课题研究迅速发展,总是有许多问题要讨论。在这些讨论中,我们用三块大黑板写下讨论的主题——一位科学家在讨论中常常处于相当不利的地位,除非他能叙述一些事实。我们的黑板报也介绍一定的名人——如约翰 · 布莱特(John Platt)用纸写好后贴在黑板上。
那真是些激动人心的日子。在60年代初,基因密码这一课题发展很快,甚至把人们弄糊涂。而我们的探索主要还是基因,我们也做一些生物化学方面的探索。我们也曾为分馏和确定tRNA的特性付出许多心血和精力。这就激起我的兴趣去描述正在酝酿的观点,并拟名为:“密码问题中的现代兴奋剂”(估计是不引人注目的题目)到1966年这密码终于问世,于是我们开始思考设法去探索其他领域。
分子生物学的发展是错综复杂的,以致在此不能一一涉及到。令人惊奇的是研究进度极其迅速,我们只能一瞥它的主要轮廓。我一向不认为这一事件是什么特殊事件,而现在我开始感到有些惊讶。原来我确信这些不可能解决的问题竟会得到解决,并且在设想和实验两方面都无情地得到发展。而实验常为我们迅速带来物质装备,这大大帮助了MRC,使我们建立起实验室,让我们做所喜欢的事。我们不担心(像大多数人现在所担心的那样)我们的下一步研究经费从哪里来,我们不必做下一步而又很安全的实验、我们可以提出许多广泛的问题,并且详细讨论它们,怎样才能找到这些答案。我们常常被混淆弄糊涂,需要拨开研究工作上的迷雾,保持清醒的头脑,顽强攀登我们前面的山峰。早期洛克菲勒基金会(The Rockerfeller Foundation)给予我们巨大的经济上的支持,而MRC则支持我们后来的一切努力。
在这儿我有一获益匪浅的教训。作为研究用的资金必定要来自某处,要么是贵族、巨商,要么是纳税人,分配的最好方法不是通过铁板一块的系统、而是要有更多关心选择正确适当的接受者。
这难免会有错,可能浪费科学家没完没了的时间,坐在那令人厌烦的委员会里工作。有许多资金的来源要好得多,因此采用一系列管理人去分配经费更好。这或许可能不民主>但我相信他们会工作,而且工作得很好。我觉得需要的东西是对管理人赋予受人尊敬的奖励,每年发奖一次。同样对在基金分配给在研究工作中最孚众望并获得成功的人给予应得的奖励。这会加强他们美好的设想,并促使他们做好聘任并分配经费的工作,而我们应继续同科学打交道。
[New Scientist,1987年5月21日]
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* F·克里克(F.Crick)现在美国加利福尼亚圣地亚哥沙尔克研究所工作。1953年他与J·沃生因提出了DNA双螺旋模型而共享1962年诺贝尔医学生理学奖。