书城自然科学求知文库-生物工程的发展
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第6章 生物工程漫谈(6)

1953年4月,鲍林来访,他观察了这个模型后,高兴地对沃森和克里克说:“太美妙了。DNA的结构像个宝塔中的神秘螺旋梯的梯子。梯子的两边扶手是由名叫磷酸与脱氧核糖的两种物质相互连结而成的。中间的梯级则是由两条链中的二个碱基连接而成的。在A—T碱基对中有二个氢键把它们连起来,在G—C碱基对中有三个氢键把它们连起。这种梯子盘旋而上,每级转36°,每十级转360°。一个DNA分子大约含四千至三亿个碱基对,也就是说,这种神秘的螺旋梯通常有四千级至三亿级。你们太伟大了,你们是最先看见神秘螺旋梯的人。”是啊,探索遗传物质之谜牵动了多少人的心,现在它们的神秘面纱被揭开了,人们终于看到了它的神秘所在:世界上所有生物的全部遗传信息都被包括在这里边了。

生物工程的又一座丰碑生物化学的发展为生物工程技术奠定了坚实的基础,而李普曼这样独特的生物化学家大概再也不会有第二个了。他从事物的根本处反复思考,自由地面对事物,朴实无华。当然,最初看上去有些呆板,方法也有些笨拙。但他的成果却是绝品佳作。

李普曼提出了生物体内能量货币——高能磷酸键的概念之后,接着又发现了辅酶A。因而他同克雷布斯一起荣获1953年度的诺贝尔生理学奖。李普曼的奋斗生涯,恰好处于生物化学发展的黄金时代,他为生物化学的迅速发展作出了巨大的贡献。正如科学史学家托马斯·库思在《科学革命的结构》

一书中所说的那样,李普曼是众多的构筑了给科学发展带来革命的“范型”

的科学家之一。

山穷水尽疑无路

李普曼1899年6月12日生于东普鲁士首都柯尼斯堡。这个城市是一个濒临波罗的海的工商业城市。据说哲学家康德终生居住于此地。李普曼的父亲是德国犹太血统的律师,母亲是犹太血统的波兰人。父亲作为犹太人却过着少见的隐居生活,因此,应该说他的事业并不成功。然而,由于他的人品受到人们的称赞尚可以维持家里的中等生活水平。母亲显然对自负清高的丈夫不满,所以把希望寄托在聪明伶俐的大儿子哈因茨身上。与满头金发的哈因茨开朗活泼的性格截然相反,比哥哥小两岁的暗褐色头发的李普曼却常因害羞、不善应酬而不讨妈妈的喜欢。于是他常常把父亲好友们送来的玩具火车和精巧的积木作为伙伴,独自玩耍。

李普曼兄弟性格相反却十分要好。哥哥总是关照着寂寞孤独的弟弟。小学四年结束后,他们都考入了柯尼斯堡的中学。高中是上大学的阶梯,对才华并不出众的李普曼而言,或许是犹太人重视教育的传统才使他考入中学吧。他在中学的九年里,拉丁语和希腊语成绩平平,然而李普曼从小就想当一名医生,因为他的舅父是小儿科医师,而且同少年时代的李普曼感情很深。

李普曼敬爱舅父,也希望长大以后能成为医生。犹太人中很多人都是医生,同父亲交往的朋友中也常有很出名的大夫。因此,他1917年在德国高级中学毕业后,便考入了柯尼斯堡大学医学系。1914年爆发的第一次世界大战,由于美国的参战而使德国开始失利。1918年5月当时还是医学系学生的李普曼奉命赴陆军野战医院服役。大学复课后,李普曼进修完了医学系前期课程后,又来到慕尼黑大学上临床教育课。在这里,他学习了外科和精神病学,不过留下的印象最深刻的仅是在医学和生物化学之间架起桥梁的先驱者之一——缪勒的讲课。

在临床实习期间,他认识到医学的重要性,也开始意识到患者的健康和医院治病收款之间的矛盾。因此,对是否从事医生职业有了动摇。他常劝到家里来做客的医生们,去有名的医院接受实地训练是最重要的。不久他尊敬的舅父病逝了,而且这时父亲也看透了他不是一块善于社会交往的料,便嘱咐他去做自己想做的事。李普曼一边漠然地把基础医学作为目标,一边敲开了病理学家皮克家的大门。从此以后他的工作无非就是每天把尸体组织做成切片,午后放在显微镜下观察,以便精确地诊断病情。干了三个月,他就腻极了,终于决定另择出路。

“我想学生物化学。”当李普曼同皮克这样说时,皮克吃惊地举起双手,表示他的怀疑:“去干那种事?!”李普曼坚定地点点头。

已对临床检查感到厌烦的24岁的李普曼对柏林大学病理学的化学部门动了心,报名参加了特别组织的以医生为对象的为期三个月的物理化学和生理化学培训班,并获得了医学博士学位。

1922年秋,仅靠父母的生活补贴已难以维持生活的李普曼幸运地获得了6个月的研究员基金,使他得到去荷兰阿姆斯特丹大学药理学教研室留学的机会。这是他在柯尼斯堡大学医学系时的教授恩斯特·拉库尔向他提供的,这对李普曼而言,远远超过了雪中送炭。

李普曼在拉库尔研究室期间,更加坚定了专攻生物化学的决心。不过他还不想立即寻找职业,因为他感到化学的基础知识还相当匮乏,自己又不想改变所从事的研究工作。父亲对他说,只要他走读,住在家中,总能让他吃饱肚子。母亲很不高兴,认为他已攻下了医学博士学位,就应该去当医生。

1924年之后的三年里,李普曼是在柯尼斯堡大学教授汉斯·梅尔维因化学教研室作为学生渡过的。而梅尔维因则是研究有机化学的离子反应而著名的化学家。可想而知,扎扎实实地打好化学基础对李普曼的以后的研究工作是多么重要。

柳暗花明又一村

ATP(三磷酸腺苷)是从细菌到人所有生物都适用的能量货币。连接在ATP末端上的高能磷酸键被水解时,便放出能量以满足体内各种活动的需要。生成的ADP和磷酸由于细胞的呼吸作用再重新合成ATP,即腺苷—P~P~P腺苷—P~P+P+能量,提出ATP高能磷酸键概念的就是李普曼。

1930年李普曼在菲舍尔研究所工作,这段时期他的工作卓见成效。李普曼的实验室非常宽敞,在这里,他全力以赴投入工作,研究主题是细胞的糖酵解和呼吸。所长菲舍尔——瑞典细胞生理学家从不过问他的工作。在研究过程中,他发现了乙酰磷酸,为高能磷酸键概念的提出奠定了坚实的基础。

李普曼欢欣雀跃,把此结果发表在那一年8月26日出版的《自然》杂志上。

后来,85岁的李普曼回忆他研究乙酰磷酸这段历史时曾说:“当时那股兴奋劲成了我后来研究的原动力。”随着欧洲局势日趋恶化,犹太人的处境日益艰难,拘捕犹太人只是时间问题。正在紧张之际,李普曼的一位故友从美国来拜访他,后来多亏这位朋友的帮助,他才流亡到美国。

在美国最初的两年里,李普曼的生活并不顺心。美国学术界对他口语迟钝的评价直接影响了他被录用的机会,他的英语相当糟糕。由于找不到就业出路,李普曼异常焦躁不安。

正当李普曼山穷水尽之际,一家制药厂的美国代表奥本海曼向他伸出了救援之手。经过一番周折,41岁的李普曼成了麻省总医院的外科研究生。

麻省总医院是美国屈指可数的大医院,它同哈佛大学合作,所以薪金待遇同大学相对应的级别一致。病房和研究室相邻,迷宫似的走廊错综复杂,研究人员都处于临床和基础医学最前沿的意识之中。当研究人员穿过1846年最早进行乙醚麻醉的圆顶手术厅的时候,他们都有一种在美国的科学历史上也留下自己名字的感觉。也就是在这种氛围中,李普曼发现了辅酶A。由于很难得到大量的实验材料,加之实验条件的限制,分离这种因子的计划一直未能实现。幸运的是有两位相当出色的年轻科学家慕名而来投奔李普曼。

三人齐心协力,从5吨肝脏中获得了约150毫克的纯品。这时已经到了1946年夏季,他们从提纯精制过程中挥发出的硫特有的臭味,断定因子中含有一种叫硫氢基的物质。

李普曼深信,这种因子的结构肯定与维生素有关。因为他知道维生素B1等维生素衍生物具有辅酶的功能,而且他基本上猜到了这种因子中含有的维生素就是泛酸,李普曼用汗水换来的结晶分别送给得克萨斯大学的威廉斯等6位营养学家,请求他们用微生物检定法去鉴定其中是否存在泛酸。但所有的回信都是“不”。看过信的李普曼非常失望,转身走出了研究室,来到从医院门前流过的恰尔滋河边散步,以使情绪平静下来。

然而,幸运女神并未抛弃李普曼。威廉斯的助手在一个月后用已定为否定结果的样品又做了一次试验后,来信告诉李普曼,尽管极少,但可以肯定其中含有泛酸。李普曼和助手大喜过望,立即端起啤酒杯子痛快地干了一杯。

不久,他们在使因子失活的酶处理样品中,确凿无疑地鉴定了泛酸的存在。

这种因子后来被命名为辅酶A。1947年,在发现辅酶A得到承认之后,李普曼升任为哈佛大学医学系生物化学教授。哈佛大学生物化学教研室主任是位很有才干又公私分明的上司。当初,他很讨厌说话笨拙的李普曼,甚至不让李普曼上台讲课。而今,他却对辅酶A的工作给予高度评价,并提拔李普曼为专职研究员、教授。不仅如此,他还向诺贝尔奖评审委员会极力推荐李普曼。他认为“这是为了哈佛的荣誉”。

壮心不已

像许许多多卓有成著的科学家一样,对于日常生活李普曼常常显得粗心,甚至可以说随便。乘坐出租车时,他经常是下车即走而忘记付钱,这足以说明他实在是缺乏世俗生活的能力。幸好夫人芙莱达爽快敏捷,丈夫的一切都由她一手操持,甚至丈夫每天喝多少酒都由她决定。以至于有人说,没有芙莱达就没有李普曼。尽管如此,倒不是他对所有的事都这样反常,他从物质和精神两方面热心地关照他的部下,若不是这样,就不能得到众多的有能力的合作者的帮助。

1980年以后,李普曼的研究室已成为来自中国、日本和韩国等亚洲研究者活动的小天地,主要题目是蛋白质的磷酸化和硫酸化。

每周的工作日里,他都从纽约的公寓来到研究室。当时他已达87岁高龄时还工作在第一线。之所以这样做,其奥秘在于他恪守“在分子水平解释生命现象”这一目标。李普曼常提出孩子般的质问,而且由令周围人们惊愕的思路出发,逐渐地形成框架,然后,再慢慢地不断修改,反复推敲,直至完善。一旦有灵感闪现,便立即试验,如果不正确,也随即放弃。然而几次不同的机遇都被他抓住了。他不是只按自己想像的罗列论据,而是有多方面思考的独特风格。

1986年7月17日,李普曼发生轻度脑溢血。于是他让4位研究人员来到莱因伯克的别墅。在室外的餐桌上,他同助手们一边愉快地就餐,一边兴致勃勃地一直交谈了四个小时。那天晚上再次发病,他再也没有站起来,在昏睡之前,他写下了最后一句话“Ican’tfunctionanymore.(我再也不行了)”

李普曼被送到附近的弗克普西医院,于24日早晨撒手人寰。他的夫人和儿子于12月12日在洛克菲勒大学的卡斯帕礼堂举行了李普曼追悼音乐会。他的骨灰按其遗嘱被撒在莱因伯克别墅的树林里,所以,他没有坟墓。

李普曼像大多数科学家一样,从不随波逐流、对前人亦步亦趋;也决不允许自己抱着已有的答案和固定不变的观念不放。他总是永无止境地思考,在思考中点燃闪光的思想火花,不断地从新的事实中开创新的学说。这使他保持不断前进的活力,能够“青出于蓝而胜于蓝”,走前人没有走的路,做前人没有做的事,成为二十世纪的科学巨人。

他留下的精神财富——他的科学成就和治学精神将会像永不停息的生命一样,生生不息地在科学界繁荣滋长。