贝顿拍摄DNA的X射线衍射照片时,他的导师阿斯特伯里正在意大利的那不勒斯动物研究站。那是生物学界的第一个永久性野外研究站,当年史蒂文斯发现性染色体的地方。第二次世界大战后,新成立的联合国教科文组织每年在那里举行学术会议。1951年的主题是“原生质的微观结构”1。蛋白质和核酸是原生质——细胞质——的主要成分。作为专家的阿斯特伯里和兰德尔均受邀出席。但兰德尔正忙于落实已经成立近五年的生物物理研究所下一轮资助。他把这个美差转让给副手威尔金斯,告诉他那不勒斯风景秀丽气候宜人,无异于公费度假。
会议第一天,阿斯特伯里和威尔金斯先后做了主题报告。阿斯特伯里没有新成果,献出的还是他和贝尔十多年前的陈年老酒。威尔金斯则展示出他和高斯林一年前拍摄的DNA照片。阿斯特伯里叹为观止,禁不住站起身夸赞。他对国王学院那张照片中丰富、复杂的衍射图案印象极深,回家后看到自己学生刚拍摄出的照片与之迥然相异,便将之打入冷宫。
威尔金斯当场没注意到一个坐在后排的年轻人也正对着那照片目瞪口呆。
会议最后一天是组织者安排的观光旅游。与会者和他们的家眷都兴致勃勃地乘着大客车前往附近的古罗马遗址。威尔金斯这才发觉有一个小伙子总在如影随形,缠着他述说。那人的美国中西部口音和超快的语速让慢条斯理的威尔金斯茫然无措,只听到一些与“基因”、“病毒”有关的字眼。那一整天,他在欣赏壮丽风景之余不得不时刻留心躲避着那位愣头青。直至安全回到英国,依然心有余悸的威尔金斯叮嘱高斯林,如果有一位瘦瘦长长的美国青年找上门来,务必挡驾。
半年后,那位美国青年果然再度出现在威尔金斯面前。但他没有现身于国王学院。在卡文迪许实验室攻读博士学位的好友克里克(Francis Crick)邀请威尔金斯去共度周末。威尔金斯在克里克家里惊讶地看到那位曾让他魂不守舍的美国人。克里克热情地介绍新朋友,那是刚到不久的沃森(James Watson)。
在把那本《生命是什么?》传给威尔金斯之前,物理学家麦西也曾把那本书借给克里克。麦西看到那两个年轻人有着太多相似之处。他们都出生于1916年,刚刚在战争期间离婚,各有一个不在身边的小儿子。他们也都正在为自己在物理学界的前途迷茫失望。经由麦西的牵线,两个同病相怜的同龄人一见如故,成为经常往来的好朋友。
克里克出生于殷实之家,父亲拥有祖传的皮革制鞋业和连锁店。他甫一出世,母亲就让她妹妹抱着婴儿爬上房顶,以期儿子将来出人头地。因为自己没受过高等教育,父母在克里克小时候为他买了一套少年版百科全书。克里克着迷其中,几乎倒背如流,非常担心自己长大时已经不会再有等着他去发现的未知。他也时常自己动手制造用电线遥控爆炸的玻璃瓶和能在老师来巡查时自动关机的收音机,让父母很是头疼。
中学毕业时,克里克没能通过剑桥、牛津的入学考试,只被伦敦大学的大学学院录取。那是伦敦大学的第一个学院,与随后成立的国王学院分庭抗礼。克里克在那里修习物理专业,毕业考试时也只得到二等分数。他只好留在本校继续研究生学业。教授给他布置的课题是测量水在某个给定温度和压力下的粘滞度,既没有意义也让克里克毫无兴趣。2好在德国空军的一次轰炸彻底摧毁他已经花费不少心血搭建的实验装置,替他终止了这个学位项目。
克里克随后在麦西的领导下研制水雷。他们制作的水雷利用电磁场和噪音信号在敌舰靠近时无需接触引爆,在实战中卓有成效。在那期间,克里克有了他的第一次婚姻和儿子。但与威尔金斯被妻子抛弃不同,克里克随后的离婚是因为他自己移情别恋。他的新欢是开朗活泼的法国姑娘奥迪尔(Odile Crick)。
战争结束后,克里克不愿意继续研制杀人武器,放弃了已经到手的稳定职位。那时他年届而立,还只有一个学士学位。他曾谋求《自然》杂志的编辑职位,但最终还是放不下亲手从事科学研究的心愿。在《生命是什么?》的启迪下,克里克决定转向生物学。威尔金斯没能说服兰德尔在国王学院为他的好友谋一个职位,伯纳尔也拒绝了克里克的申请。几近走投无路之际,克里克幸运地获得医学研究委员会的亲睐。他们提供资助让他去剑桥大学攻读生物学博士学位。他在那里进行细胞质实验,更用大量的时间阅读,充实自己的生物学知识。不过两年后,克里克体会到纯生物学的实验与薛定谔描述的以分子为基础的生命现象其实相距甚远,再度不安分起来。
医学研究委员会对这位好高骛远的超龄学生倒是非常宽容。他们正好收到一份来自卡文迪许实验室的资助申请,继续应用X射线衍射实验探测血红蛋白的结构。委员会在批准资助的同时也同意克里克改变方向加入卡文迪许。于是,克里克在1947年再次成为新入门的研究生,师从佩鲁茨。
在卡文迪许,已经31岁的克里克终于感觉到时不我待的紧迫感。他快速地研读佩鲁茨提供的书籍文献,随即在实验室的定期讲座上发表心得。站在布拉格等一众学术权威面前,他洋洋洒洒地历数各种探测蛋白质分子结构的技术和利弊,指出它们一概不可行。
佩鲁茨当年的学生肯德鲁毕业后留在实验室,也是克里克的导师。他预先知悉克里克的讲演内容,引用英国诗人济慈(John Keats)的诗句为他建议一个题目:“怎样疯狂的追求”3。一语成谶,这句引言不仅生动地体现克里克那天的大胆狂妄,也成为他桀骜不羁科研生涯的标志,后来更成为他自传的标题。
已经年近60的实验室主任布拉格显然对这位小字辈初来乍到就全盘否定他实验室的科研战略战术忍无可忍。他出言警告克里克:不要刚上船就瞎摇晃4
虽然出师不利,克里克的个人生活总算稳定。进入卡文迪许实验室两年后,他与奥迪尔喜结连理,一起搬进佩鲁茨曾经居住的住房。奥迪尔热情好客精于厨艺。他们的陋室很快成为卡文迪许年轻人经常聚会的场所。还是光棍的威尔金斯虽然远在伦敦,到剑桥也只需乘坐两小时的直达火车。他时常前来拜访、蹭饭,结果在那里与沃森不期而遇。
沃森在1928年出生于芝加哥。他的家族在美国中西部源远流长,曾曾曾祖父曾为林肯(Abraham Lincoln)设计建造房子,并全家陪同他乘火车去首都上任美国总统。沃森的父亲只是一位小职员,但酷爱观鸟,曾业余写作出版当地流行的观鸟指南。在父亲引导下,沃森从小也热衷观鸟,梦想长大成为鸟类专家,寻觅人类尚未见识的野鸟品种。他从小聪明过人,在14岁时曾参加广播台举办的神童智力竞赛节目。那时,由洛克菲勒捐赠成立不久的芝加哥大学正在大力推行美国的大学课程改革,实验性地举办“少年班”招收离毕业还差两年的尖子中学生。主持改革的校长是沃森父亲的老友。沃森因而捷足先登,在15岁时被录取为芝加哥大学的新生。后来,他妹妹蓓蒂(Betty Watson)也同样在15岁时进入芝加哥大学。
大学课程对少年沃森不具挑战性。他总是漫不经心地听课,从来不记课堂笔记,也总能在期末考试中取得好成绩。在前两年里,他轻松愉快地学习着鸟类的食宿、迁徙习性,憧憬着未来在自然博物馆安居乐业的人生。但1945年的一天,沃森偶然在图书馆书架上看到《生命是什么?》,很是好奇。他一口气读完那本薄薄的小册子,恍然觉得身边的世界变了个样。相对于作为生命之本的基因,他曾倾心的那些鸟类变得无足轻重。
沃森当即放弃他的鸟类课程,如饥似渴地修习起遗传学。他在一门课上听到教授介绍的艾弗里转化因子实验,立即意识到薛定谔那些抽象的描述已经有了切实的根据:存储生命编码的“非周期性晶体”应该就是那个实验中的DNA分子。面临大学毕业的沃森决定去研究生院深造,以破解这个生命之谜。
在遗传学领域一枝独秀的加州理工学院没有接受他的申请。哈佛大学虽然录取了他,却没有提供资助。只有就近的印第安纳大学为他提供了全额奖学金。虽然只是一个不知名的州立大学,那里却拥有一位遗传学的诺贝尔奖获得者。相继逃离纳粹德国和斯大林、李森科的苏联之后,穆勒在1940年辗转回到美国,在1945年才得到印第安纳大学的动物学教授职位。仅仅一年后,他因为20多年前利用X射线引发基因突变的成就赢得诺贝尔生理学或医学奖,为学校带来意外之喜,也将沃森吸引到这所不起眼的中西部学院。
在印第安纳大学的第一个学期,沃森选修穆勒的基因突变课和卢里亚的病毒课。他敏锐地察觉穆勒虽然名声在外,却和他的果蝇一样已经是强弩之末。风华正茂的卢里亚和他的噬菌体才代表着遗传学的未来。第一年还未结束时,沃森已经成为卢里亚的第一位研究生。
卢里亚那时刚发现被紫外线杀死的噬菌体可以复活,便指导着沃森用X射线重复同样的实验。初出茅庐的沃森表现出扎实的能力,仅用三年时间完成论文获得博士学位。那年,他年仅22岁。
但对沃森而言,他在印第安纳大学还有着比学位更具意义的收获。师从卢里亚后不久,他在导师家中第一次见到德尔布吕克——启发薛定谔思考生命是什么的物理学家。那时德尔布吕克已经42岁,功成名就。但20岁的沃森与他一拍即合,彼此直呼大名亲密无间。随后,沃森又在冷泉港接受德尔布吕克的噬菌体课程训练,正式成为噬菌体组中的最年轻成员。
由德尔布吕克和卢里亚开创的噬菌体研究已经在遗传学中一马当先,但也开始遭遇进一步发展的瓶颈。他们俩分别来自物理和医学领域,都属于半路出家,缺乏扎实的生物化学基础。两位导师一致认为也对生物化学一无所知的沃森需要利用他博士后时期弥补这一缺陷。因此,他们推荐沃森远赴丹麦的哥本哈根投师那里的卡尔卡(Herman Kalckar)。
卡尔卡曾经也是在洛克菲勒基金会资助下到加州理工学院学习的学生,在那里与德尔布吕克相识。当德尔布吕克1945年在冷泉港开办第一届噬菌体训练课程时,卡尔卡已经因提出细胞中化学反应的能量传输机制而知名。他在战争期间滞留美国,不仅认真地听了德尔布吕克的课,还成为噬菌体组的主力成员。战争结束后,卡尔卡回到哥本哈根建立自己的生物化学实验室,也准备在那里创建噬菌体小组。那正是德尔布吕克和卢里亚心目中为沃森量身定做的博士后环境。
无奈沃森抵达哥本哈根时发现卡尔卡已经放弃噬菌体,而他自己与他的两位导师一样对精致的生物化学实验丝毫提不起兴趣。好在哥本哈根另一个研究所里还有一位德尔布吕克的学生马洛(Ole Maaloe)在研究噬菌体。于是沃森经常私自从卡尔卡实验室溜号去找马洛做实验。
只在电子显微镜下才会现身的病毒比细胞小得太多,不可能是通常意义上的“生命”。经过多年细致实验,生物化学家已经确定噬菌体与染色体相似,“只是”由蛋白质和核酸构成的化学物。它们因而不具生命特征,可以像其它有机分子一样结成晶体。也与在生命遗传中至关重要的染色体一样,蛋白质和核酸在病毒中几乎各占一半成分,很难辨别哪一个才是生命信息的载体。从最早分离出核酸的米歇尔开始,化学家知道核酸与蛋白质的显著区别在于它不含硫却富含磷。马洛在培育细菌和噬菌体的营养液中将日常的磷改换为它的放射性同位素,使得噬菌体中的核算带上放射性。这样,他们可以跟踪噬菌体核酸在繁殖过程中的踪迹。马洛和沃森得出与艾弗里相同的结论:DNA才是遗传信息的载体。
而卡尔卡的实验室仍然死气沉沉。唯一让沃森激动的是他在那里举行的一次讲座,解释DNA在生命遗传中的角色。他的听众包括量子理论的祖师爷玻尔。65岁高龄的玻尔对物理和生命现象的关系兴致不减,在讲座之后与年轻的沃森交流甚欢。但遗憾的是,沃森在卡尔卡实验室里找不到任何继续研究DNA的机会。
半年后,卡尔卡突然为沃森做出新的安排。他们与另一位也是来自美国的博士后将在春夏之际去那不勒斯动物研究站工作三个月。他兴致勃勃地告诉沃森那里阳光灿烂风景秀丽,是逃离北欧严冬的好地方。因为美国在第二次世界大战中的贡献,那不勒斯研究站慷慨地为两位美国朋友提供便利。
直到临行前,沃森才猛然醒悟。导师带他去那不勒斯不过是为自己的婚外情提供掩护。卡尔卡早在那里租好海滨度假屋,与那位女博士后共筑爱巢。沃森自己却只能晚上将就于研究站潮湿阴冷的宿舍,白天无所事事地在图书馆里阅读遗传学期刊,修改自己的论文。直到五月下旬,他的孤独悲催日子才有所改善。正在环游欧洲的妹妹蓓蒂前来探访。研究站也在举办“原生质的微观结构”讲座。沃森最关心的自然是DNA方面的最新进展,对兰德尔的缺席极为失望。他坐在会议室的后排,习惯性地拿着报纸阅读,没有指望听到有意义的内容。
但威尔金斯代替兰德尔发表的演讲,尤其是他展示的那张DNA照片让沃森放下了报纸。如果DNA能够产生如此丰富的X射线衍射条纹,它必然有着十分规则的分子结构,正可以是薛定谔的非周期性晶体。就像在大学里读到《生命是什么?》而当机立断放弃鸟类转向遗传学一样,沃森在那一时刻又毅然决定下一步的目标。他不能继续在于事无补的生物化学上浪费时日,必须立即投身于DNA分子结构。
随后那几天,沃森一直在设法接近威尔金斯。但他直到最后集体观光时才找到机会,却因自己的唐突将对方吓跑。那天,他看到威尔金斯与妹妹蓓蒂交谈时不禁窃窃自喜,一厢情愿地幻想妹妹的魅力能为自己带来契机,但终究还是失望。
在威尔金斯面前碰壁后,沃森与妹妹一起回到哥本哈根后就开始策划“转行”。国王学院没指望了,学习X射线衍射实验技术的最佳地点只剩下两个:鲍林的加州理工学院和剑桥的卡文迪许实验室。沃森觉得大名鼎鼎的鲍林不会接纳他这个X射线衍射实验的纯粹外行,便把卡文迪许实验室定为首要目标。
1951年9月的一个下午,佩鲁茨在办公室里看到一个陌生青年突然探头进来。他只看到来人头发极短,还有着两只暴突的大眼珠。那人没有说“哈罗”,直截了当地问道,“我能来这里工作吗?”
佩鲁茨事先已经知道美国的沃森会在卡文迪许出现。那年夏天,肯德鲁在美国开会时与卢里亚相遇,得知沃森在哥本哈根的困境。虽然沃森并不知情,卢里亚已经为他铺平加入佩鲁茨和肯德鲁实验组的道路。唯一的障碍在于资助沃森博士后的机构。他们提供的资金目的是让沃森学习生物化学。卢里亚和沃森不得不撒了个谎,声称沃森只是去剑桥的生物化学研究所实习,同时可以顺带在卡文迪许实验室学习分子生物学。
观鸟出身的沃森来到卡文迪许实验室之后才知道这里的主任年轻时曾是X射线衍射实验的缔造者、诺贝尔物理奖获得者。他那时连“布拉格定律”都还没听说过。佩鲁茨为新来的小伙子简单介绍他们的工作,安慰他说他们的项目其实并不需要太多太繁复的数学。沃森啥也没懂,只听到佩鲁茨曾在一个周末用实验证明鲍林的蛋白质α螺旋模型,大为钦服。
那时,布拉格、佩鲁茨和肯德鲁刚刚在蛋白质结构上惨败于鲍林。但鲍林的α螺旋和β折叠还只是蛋白质的二级结构。它们如何进一步组成更复杂的三级、四级结构,形成血红蛋白的球形外观,依然还是卡文迪许实验室持之以恒的课题。
肯德鲁为新来乍到的沃森安排最基础的任务:定期去附近的屠宰场收集赛马心脏,提取其肌肉中的血红蛋白:肌红蛋白(myoglobin)。曾经在噬菌体的培养皿实验中游刃有余的沃森面对这种外科手术式的操作既笨拙不堪又缺乏耐心。他总是成事不足败事有余,白白浪费大好的实验材料。短短几个星期后,肯德鲁不得不解除沃森这一职责。沃森正乐得摆脱这个无聊的负担。他已经发现更有意义的“工作”:与在实验室里同样不受待见的克里克整天神侃。
沃森到来不久就目睹克里克的又一次疯狂。克里克当众指责布拉格在论文中未加注明地采用自己的思想,属于剽窃,令德高望重的实验室主任甚是不堪。事件虽然很快在佩鲁茨的斡旋下平息,克里克却成为布拉格的眼中钉。如果他不是自带资助的研究生,大概早已被扫地出门。
同样率性洒脱、经常出言不逊的沃森自然地觉得与克里克特别投缘。他们俩经常在实验室里旁若无人地夸夸其谈大声争辩。克里克那毫无顾忌的大嗓门和开怀大笑尤其让布拉格难以忍受,只好整天躲在办公室里闭门不出。终于,佩鲁茨找到一间小空房作为沃森和克里克的办公室,干脆由他俩在那里自生自灭,不至于干扰其他人工作。
他们是奇特的一对。沃森年仅23岁,已经有了博士学位。而比他足足年长12年的克里克却还只是入门不久的研究生。沃森学的是生物,对X射线衍射的物理和数学一窍不通。克里克则是物理出身,对基因、遗传学所知甚少。虽然同在佩鲁茨的组里,他们对作为本职工作的血红蛋白兴趣都不大。克里克精于X射线衍射的数学分析,沃森则还念念不忘他的DNA。在被放逐的小房间里,两人整天围着小黑板互相为对方讲解自己拥有的知识,也毫不留情地驳斥对方的各种奇异想法。终于,沃森说服克里克,他们在DNA的重要性上取得一致。
虽然殊途同归,两人都曾研读过鲍林的经典教科书《化学键的本质》。克里克更告诉沃森,鲍林求解出蛋白质的α螺旋和β折叠结构时既没有用到高深的数学也不需要生物知识。他只是熟知各种化学键的长度和角度,知道哪个原子更喜欢与另外的哪个原子怎样地挨在一起,然后就像小孩子搭积木一样将那些代表原子的一个个圆球组成合理的螺旋或片层结构。克里克认为他们完全可以同样地大胆假设小心求证,找出DNA应有的分子结构。
但DNA是克里克好朋友威尔金斯的地盘,他们不便鸠占鹊巢。在他的家宴上,克里克为一脸惊讶的威尔金斯介绍新朋友沃森,同时也全盘转达他们的想法,试图说服威尔金斯模仿鲍林搭建DNA模型。威尔金斯不为所动。他觉得DNA的X射线衍射照片还过于粗糙,不足以为他们的大胆假设提供小心的求证。克里克于是貌似随意地询问,那你不会介意我和沃森先试一试?威尔金斯无精打采地摇摇头,没有表示异议。
于是,在布拉格的眼皮底下和毫不知情中,DNA悄然出现在全力以赴对付蛋白质的卡文迪许实验室里。在他们与世隔绝的小办公室里,沃森和克里克开始他们的疯狂追求。
(待续)
Microscopical Structure of Protoplasm
无独有偶,几年后高斯林在大学学院由同一个教授指定同一个课题。他在失望中转学到“宿敌”国王学院。
What Mad Pursuit,出自济慈的《希腊古瓮颂》(Ode on a Grecian Urn)。
Don't rock the boat.