薛定谔与德尔布吕克 ——他们在生物学中的地位

发布时间：91年02月25日

Neville Symonds 编译张大卫

出自许多不同的原因，薛定谔（Schr?dinger）和德尔布吕克（Delbrück）的名字在生物学中几乎始终充满神秘色彩。然而，他们的经历却有共同之处。两位学者都是来自中欧的量子物理学家，薛定谔1887年生于奥地利，年少20岁的德尔布吕克则是原籍德国。约在1932至1933年短暂的一年里，二人同住柏林，长者身为教授，少者担任L. 梅特耐（Lise Meitner）的助手，尽管当时没有他们相识的报道。薛氏与德氏均是在30年代末离开中欧，前者从1939年至1957年移居都柏林；后者自1937年始则久居美国，大部分时间任职于加州理工学院，并在那里荣升教授。此外，他喜欢在冷泉港度夏。两位科学大师都寿至75岁，且每位都获得过一次诺贝尔奖。二人之间的主要联系是，1935年，德氏提出了基因的分子模型。当时这个模型几乎为人们视而不睹，但十年后，此模型在薛氏的著作里经过严谨而细致地讨论之后才引起人们的普遍注意。除了与薛氏的书有关联外，两人还有一个间接的联系。作为两位科学家非常年轻的同事，1948年至1950年我在都柏林随薛氏从事统一场论的研究，1961年至1953年在加州理工学院侧身于噬菌体遗传学的探索。

薛定谔

薛定谔对生物学的影响完全是因为《生命是什么？（简写为WIL）》一本小册子。促使薛氏著述此书的因素有两个：作为一位物理学家，怎样用物理学语言来解释生命现象是薛氏面临的首要挑战；其次是必须举办公共系列讲座。1941年在爱尔兰首相：E. D. 瓦雷拉（Eamon De Valera）的倡导下，以薛氏为中心的都柏林高等研究学院成立了、条件之一是学院应为都柏林公民开设公共系列讲座。1943年，面对着400多名拥挤的听众，WIL的初稿便在这里诞生了。这个系列讲座的内容被编集成册于1944年出版，顷刻之间引起人们极大的关注。这本书反响之大部分原因是作为波动力学奠基人之一的薛氏当时已蜚声天下。从物理学角度考察生命系统必然得出一些关于分子及热力学的论断，书中对这些论断阐释得如此清晰精彩引起许多生物学家、物理学家和化学家的一致赞誉。关于思想在科学上的重要性的观点在WIL书中讨论得非常广阔。一些极端的例子是该书把遗传密码及遗传物质的非周期性概念引进生物学，从而推动了开放系统热力学富有成果的研究，并提出了发育遗传学的一个基本问题，即解释了单一细胞内的遗传信息能够控制大量反应最终导致成体生物形成的原因（薛氏期望解决这种“从有序到有序”的问题必然会导致新物理学定律的发现）。在另一个极端，认为WIL原来表述的一些观念完全失误了。

WIL一书在决定分子生物学研究的进程方面的确起到过重要作用，然而其作用有将近10年不被认可。作为一条通往科普的渠道而非其专业上思考的论断或其所包含的洞见，正是WIL不被即刻认同的原因。这是我个人的观点。薛氏用分子、量子论热力学及密码的物理学语言探讨基因和发育的娴熟能力吸引了许多非生物学和生物学家从、不同的角度考察生物学。1944年至1953年生化遗传学正处于利用相当简单的生物学和生物物理学技术的奠基时期，所以这种焕然一新的洞察方法并没有在把新概念或新事实引进生物学方面产生积极影响。当时，涉足此领域的科学家为数尚少，而且进来的科学家也仅仅出于个人研究的动机。时至1953年，随着DNA结构的发现，局面迅速改观。就在以后的数年里，我确信WIL树立起了它的威望。显而易见，自从可以用分子术语提出生物学问题以后，扣敲生物学大门的科学家接踵而至。截至那时，主要由于薛氏的这本书，科学家建立（可能是首创）了一种探索方法，即作为对睿智者的一种挑战，利用数学和物理学工具展开相互之间分子生物学研究的竞争。正是注入了这般新鲜血液才招致许多新的发现，使继后几年中能在分子生物学领地上花开四野。

除了WIL以外，薛氏对生物学再无建树。用他自己的话说，这本书是“出于一种嗜好”而写作的，以后他再也没有与书中提出的许多生物学问题发生过任何瓜葛，薛氏兴趣极广，他虽然持之以恒地从事相对论和量子论的研究，但也常去其他许多研究领域做稍事大智若愚的旅行。在寄居都柏林的日子里，生物学便是薛氏的游览圣地之一；另一个经历是他对前苏格拉底哲学的光顾，并根据后来公共系列讲座的主题，他还为此编纂了另一本小册子（《自然与希腊人》，1954年）。薛氏几乎完全是单枪匹马地进行拼搏，他始终没有成为一个学术团体的中心人物，而且也不愿在，团体活动中惹人注目。我在都柏林期间，大部分时间他都是坐在家里一张巨大的餐桌上，在两腿挪开几英寸的平面上工作。每日早茶时分，他会骑乘机动脚踏车来到学院，带着研究所需的书稿满怀热情地投入工作。有一件至今依然难以忘怀的逸事，他曾极其微妙地完成了所有三角形都是等腰三角形命题的论证。

德尔布吕克

德尔布吕克在生物学中占有的传奇地位要比薛定谔更加难以言表。当他在柏林的时候，T. 李索夫斯基（Timofeeff Ressovsky）用果蝇所做的实验使德氏对生物学开始发生兴趣。实验结果表明，辐射能够诱发突变。恰恰为了解释这一发现的愿望促使德氏提出了基因的分子模型。之后在WIL书中薛氏重提此模型才触动了人们的感觉神经。为了进行深入研究，德氏于1937年前往加州理工学院正处于昌盛时期的果蝇实验室工作。他与“果蝇学家”之间的合作关系并不成功，然而，在生物学院的地下实验室里却和正在从事大肠杆菌噬菌体实验的E. 埃利斯（Emory Ellis）相遇。德氏很快意识到噬菌体是一个进行定量研究理想的生物学系统。寄主菌与噬菌体的实验结果分析简单，试验一天就能完成，有关技术易于掌握，而且令物理学家感到欣慰的是，噬菌体与细菌都与人无害。

1937年至1953年，德氏积极探索，主动支持和热情倡导噬菌体的研究工作。从那时以后，直到1981铝去世，他的探索热情则倾注到藻状真菌向光性的研究领域里。然而，他对噬菌体的热情却依然如故。正是因为他的杰出贡献，他的英名才经常与分子遗传学和所谓的“噬菌体小组”相提并论。

德氏对分子生物学的影响在于四个方面，区分它们是有益的。为了评价第一个方面，很有必要提醒一个事实：到1953年为止，生物学的主要研究内容依然是定性研究的对象，在微生物学方面，对定量实验方法的抵触现象比比皆是。当时德氏与赫希（Hershey），卢里亚（Luria）及其他少数几位噬菌体研究人员几乎没有从任何科学机构里获得支持。德氏坚信不疑他们正在从事的研究所具有的价值，因此他决心确保使这个团体紧密凝聚在一起的研究项目的持续进行，赫希曾向我透露，要不是因为德氏的鼓励，有很多次他都想脱离瓛菌体的研究工作了。

其次，在1945年的夏天，德氏在冷泉港开始创办噬菌体专题讲座，这个讲座除稍有变动外，至今仍在进行。讲座把许多科学家吸引到噬菌体遗传学的新技术和新概念上来，形成了一个主要由参加早期讲座的科学家和加州德氏实验室客座学者构成的学术团体，并以噬菌体小组的名义渐渐闻名遐迩，他们的成就被收录在纪念德氏60寿辰的论文集中。

第三，德氏虽非杰出的物理学家，然而他却是我曾遇到过的有着一个独具匠心的分析灵魂的科学家，他把涓涓清溪注入了昔日生物学思想方法的浊潭。他的充满自信的清晰实验结果及其合乎逻辑的解释影响了一批研究领域。无论是在交谈中还是在讲坛上，德氏都显示出了一个批评家所具备的敏捷才思。有许多关于他参加小型专题讨论会及继后发生的故事，其中常为人们津津乐道的一件事就是在讨论会上，当发言人讲完之后，德氏常把他冷落在一旁，向与会者宣布这是他所参加过的最糟的一次讨论会，然后补上几句劝诫和鼓励的话语，以我个人的经历为例，在一次这样的讨论会上我就陷入了窘境。我讲的是有关噬菌体的一些实验问题，结果发现，链霉素通过结合到噬菌体DNA上阻止它进入寄主菌，从而在抗链霉素细菌细胞内抑制噬菌体的生长。这一效应的敏感性在不同噬菌体之间都有所差异，并且取决于盐浓度的高低。半小时以后，当我在描述这一敏感性是怎样随盐浓度的升高和降低而增大和减小的时候，德氏大声地打断我说，“我想知道你什么时候爬出厨房里的洗碗槽”，接着他便开始读一篇报纸。讨论会结束后他说他听了一个糟透了的讨论会，但令人厌烦的内容却不多。在这次经历以后，我的讲授艺术有了很大提高，然而回想起来也不无遗憾。我从未发表过链霉素的这一实验结果，其实这是已研究清楚的抗病毒剂的少数几种作用方式之一。

关于德氏影响生物学的最后一个方面是最难于理解的然而可能也是最重要的一个方面。这与他极强的个性有关正是由于少数人不为WIL—书所动，因此也有一些人认为德氏骄傲自大和喜欢在智力上出风头。而对大多数人来说，他是一个具有令人惊异的、头脑清晰的人，他具备伟人诚实的品格，极富令人开怀的幽默感。他善结友情，喜爱周围的同事，特别是乐于同青年学者往来。噬菌体小组的成员由生物学家组成，而不仅仅限于噬菌体研究工作者。他们出自对德氏的尊重与友谊自由地结合在一起。