在科学史上,没有哪一个分子达到过DNA双螺旋分子这样的偶像地位,双螺旋分子的形象已经印刻在社会的各个方面,从科学、艺术、音乐、电影、建筑、直至广告。本文将讨论它的形式在科学和艺术两个方面的演变——

“猴子是保持爬树基因的机体,鱼是保持水中基因的机体,甚至生活于德国啤酒杯垫子中的小小蠕虫,也是保持基因的机体,DNA的活动方式是很神秘的。”

《自私的基因》——理查德 · 道金斯

历史抛出过一些超级形象,它们潜移默化地进入人们的视觉意识,乃至完全超越它们原来的背景或领域。达芬奇于1503年前后所绘的《蒙娜丽莎》就是这样一个例子。DNA双螺旋分子则是无可比拟的生物科学形象的集中体现。这两个形象的影响所至,远远超过了文艺和科学界的相关人士;两者都产生着范围广泛的联想和关系。

在形成民众心目中形象的扩散领域,尤其是在互联网上,双螺旋分子作为行为怪异者和痴迷追求者的玩乐场地,已可与蒙娜丽莎媲美。当然,两者是有明显区别的。达芬奇的名画是人的艺术成就的产物,而DNA则是自然产生的有机物的大分子。但达芬奇就认为,他的艺术是在理性地了解了原因及后果的基础上对自然进行的系统的再创造。他的绘画是多种因素之间复杂和非线性互动作用的结果,包括观念、主题、行为方式,获得的知识、技能、媒介和不断演变的形象本身,昂立科 · 科恩在《基因的艺术》一书中指出:“生物的发展和人类的创造力是高度互动的过程;在这一过程中,事物以事前并非可以安排或预想的方式演变着。换言之,两者都很难分清计划(或程序)与执行之间的界限。

观察一下人们对双螺旋分子的探索和表述,我们可以说,它们所体现的文化活动毫不逊色于任何绘画。在揭示双螺旋分子奥秘的背后,有着科学文化的浩翰基础。正是这个基础导致了知识、理论、机构、技能和设备等等的发展,从而使对双螺旋分子的探索成为可能和有用。不管使用何种技术,科学模型的设想和表述,就本质而言,都是科学交流媒介的一部分。它们的直观视象,与一整套复杂的从技术直到美学的因素相融合,但是,为了不使任何人造成误解,我承认,文化媒介的主旨是用来传递非主观性的信息,这种信息任凭人们作理性的审视,成为真正了解世界物质构成的一种方式。

图为艾里克 · 哈奇伯格制造的DNA双螺旋分子LEGO模型

一般人都会认为(甚至科学也持同样的立场),詹姆斯 · 沃森和弗朗西斯 · 克立克之于DNA,无异于达芬奇和蒙娜丽莎的关系。就真正意义上说,这两位研究者就是产生DNA分子模型的形象化行为的“作者”和“艺术家”。但他们的杰出成就未必在层次上就高于其他DNA分子模型的探索者,如布拉格夫妇、约翰 · 肯特鲁、马克斯 · 佩鲁茨、莫里斯 · 威尔金斯和林奈斯 · 鲍林。我们不妨可以说,他们两人不过是极端幸运而已,因为他们两人的分子模型既有视觉上的强大感染力(一个自然“雕塑”的超级例子),又处于寻求解开生命最终奥秘的20世纪这一阶段活动的核心地位。

图为安放在加州大学戴维斯分校的DNA顺序图像

从初始论文中悄然无声的线条图案,到今天所显示的全球形象的地位,DNA分子在50年里走过了异乎寻常的历程。因此,考察一下科学交流中涉及的有代表性的问题,再讨论一些DNA分子在不同视觉形式出现不同形象的特定例子,现在可说是正当其时。

一个交流的模型

回眸《自然》杂志公布有关DNA结构的简明扼要的文章,人们常常会认为,这篇文章已为DNA结论提供了最终的定论,但一个颇为出人意料的事实是,文章涉及的内容其实非常有限。由弗朗西斯的妻子奥黛尔 · 克立克所绘的唯一图例也是如此:图中的糖链被描绘成有指向性的缎带状,而基对由平划的直线来代表。沿着垂直轴线是一中轴,用一根粗线代表;当基对位于前方时,粗线用断开的方式表示。垂直轴在视觉上是个有用的参照点,但它存在于早期的图例中,看来也与制造模型实体的结构需要有关。用标准的黄铜部件和定制的金属基对构成的实体模型为辩论和向公众展示提供了更为详尽和具体的实物。而配合《时代》杂志相关文章,由布朗在剑桥大学卡文迪什实验室拍摄的沃森和克立克以及他们的DNA模型的著名照片,实际上是几个月之后才策划的。

双螺旋分子模型,与其他分子的模型(如佩鲁茨的血红蛋白分子模型)一样,在增进科学理解方面有着重要作用,它既来源于科学的概念,又反过来影响了科学概念的形成。这一模型后来被伦敦国王学院所制作的更为精良的模型所取代,其中包括插图中经常出现的威尔金斯制作的具有范德华表面、用拼接方式构成的模型。沃森和克立克最初的杰作与众多陈旧过时的科学装置一样渐渐被人淡忘。23年后,当专门用来制作最初模型的一些板块在布里斯托尔重新露面时,国王学院的法鲁克 · 侯赛因将它们重新组合起来。就像由碎片重新修复的古希腊花瓶一样,这件半原始的模型现在成了无价的文化偶像,陈列在伦敦的科学博物馆中。

说明标准分子的复杂结构,而后再讲清它无比微妙的行为,这对生物科学的插图者和模型制作者是一个空前的挑战。凯思 · 罗伯茨从1965年起为连续数期沃森主编的《基因分子生物学》绘制的图例就是生动的例证。这些图例表明了发展中的科学、绘图的创新性和复制技术之间复杂的相互作用。

随着DNA复杂的功能被越来越清楚地阐明,更好地表现DNA的行为而不单纯表现结构的说明方式和方法起着日益重要的作用。与任何科学上的图解一样,视觉表达方式不仅反映了科学家想显示什么,而且为研究过程本身提供了进行思考和形成形象的重要框架。随后,使用电脑设计、立体视法,尤其是动画画面提供了生动的空间和时间过程,这在常规的文字和图解说明中只能部分地得以体现。考虑到DNA结构需要人们有很强的空间想象能力,三维设计从一开始就具有重要作用,这也就毫不奇怪了。当然,即使处于电脑绘图时代,使用拼接元件的示范(模型)用具仍有教学和大众两个市场。

许多DNA和其他大分子的引人注目的模型现已成为受人崇敬的物件,常常陈列在实验室门厅的保护性箱罩内,成为供人观赏的摆设。它们在总体地表示生物科学发展的同时,也具体地显示科学机构的进取和成就。对于被称作分子生物学家的这一分支来说,DNA的迷人的几何形状也向人们表明,他们致力的学科与自然史学家和生态学家有着体系上的区分,具有基本的“硬”科学性。正是这种较少说教性而更具象征含义的精神,双螺旋分子已经成为表达一个概括性信息的偶像。很少有人会认不出2001年2月15日《自然》杂志人类基因图专利封面上的人脸镶嵌图案中显现的阴森森的曲线。同样,实验室或生物技术公司标记图案上的任何双螺旋暗示一望即知。

美学和意义

左图为冷泉港实验室户外场地上的DNA模型,右图为印在邮票上的DNA模型图

考虑到在导致双螺旋分子发现的过程中美学的直觉所起的作用以及被认为“正确”,双螺旋分子本身已带上艺术作品的态势,尤其是它的立体形式就很容易理解了,对艺术家来说,一种形式既美丽,又有各种科学和社会的含义,它的吸引力是巨大的。

学术机构已经委托艺术家们制作一些宏大的结构。艺术家听取具体的要求,制作代表DNA的雕塑,就像雕塑家们接受委托精确地按解剖学比例塑造一尊裸体雕塑,例如,1998年,罗杰 · 贝雷创作了一个巨大的雕塑,在加利福尼亚大学戴维斯分校的一座大楼的楼梯井中央从高处悬空而下。另一个名为《螺旋时间——时间螺旋》的螺旋结构被安置在冷泉港实验室户外场地的一个小丘上。这个由后现代主义艺术家、建筑师和理论家查尔斯 · 杰克斯设计的作品,是一个委托制作和征集表达沃森理念的艺术作品项目的主题作品。沃森于1968年成为该实验室的主任,1994年成为总裁。沃森的理念是:在一个理想的环境中,周围的视觉刺激是进行高水平智能活动不可缺少的一部分。

为了追求结构的美学价值,英国雕塑家马克 · 柯蒂斯建议对DNA分子的模型结构加以改进。作为关心几何逻辑和对称的艺术家,柯蒂斯对沃森-克拉克模型的丑陋表示担忧。他建议不要用糖磷酸盐螺线来控制螺旋,主张用重叠的基对,以与目前认同的键接形式相反的方向连接,构成五角形的外圈,盘旋于中空的十边形切面的周围。柯蒂斯模型舍弃了中央支柱。鉴于几何形状和结构上的笃实,尽管还没有被科学界的正统力量所接受,这些模型已被印在英国新千年的邮票上。从真实的意义上说,分子生物学家以居先原则否决柯蒂斯重新设计DNA模型的努力,极度地反映出科学界内部模式论者和先验论者截然不同的本能之间的紧张和对抗。

在对双螺旋的内在美进行雕塑开发利用的同时,还出现了一股更注重意义的艺术图像的思潮。追求新奇的超现实主义派画家萨尔瓦多 · 戴利为更加异想天开地利用双螺旋内在美学价值定下了应当始终注意科学形象中所蕴含的哲理的基调。在上世纪50年代后期和60年代,DNA分子代表了一种象征性的远见,徘徊于银河系的神秘和精神意义之间的超现实境地(类似于圣经描述的天使上下的“天梯”),戴利在他的《蝴蝶花,DNA超现实主义大地上伟大的手淫者》(1957—8)这幅图中,将DNA拼接模型的美化的意象安置在他惯用的荒芜土地上,居住于其中的弗罗伊德式的怪诞人物旨在烘托朦胧的性狂想的梦境。其后的艺术家们,尤其是对分子生物学和遗传工程的社会含义比较关注的艺术家们,将DNA的形象定格在较少含糊不清而更重视思辩的哲学之中。

这篇在选择上随意性很大的探讨DNA艺术的文章——没有提到当代基因艺术的一些大师如珊娜 · 安克等——甚至很难说已概括了全部可能性中的主要情况。特别是,利用DNA的复制能力来产生自我组织形象显示了某些艺术家在处理DNA主题时正日臻成熟,走出了图解式利用DNA的樊篱。一个典型的例子是,马克 · 奎因用索尔斯顿自己的DNA,经过裂解和在培养皿的细菌菌落中加以复制,创作了约翰 · 索尔斯顿爵士的基因图像。

但正如蒙娜丽莎的遭遇那样,一个知名的公众游戏,它的名称永远只能是机会主义。一家名为Bijan的香水公司推出一种叫DNA的香水就是典型的例子。具有讽刺意味的是,制造者的推介广告词是“DNA敬请随意使用”。大众心目中最伟大的偶像之一的命运仅此而已。

[Nature,2003年1月23日]