20世纪的科学怪杰：鲍林(53)

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五三

§血清学者　　与林奇的论战坚定了鲍林对于他和莫斯基提出的蛋白质氢键链模型的信念——这一信念使他进入了全新的而又完全出乎自己意料的研究领域。　　1936年春天，在洛克菲勒医学研究院作完一个关于血红蛋白的报告之后，鲍林收到一张纸条：你能否在离开纽约之前花一两个小时探讨一些双方都感兴趣的研究课题？署名为卡尔·兰德施泰纳①。　　①兰德施泰纳（Karl Landsteiner，1868—1943），美籍奥地利免疫学家、病理学家，发现A、B、O、AB血型及MN血型系统、RH因子，获1930年诺贝尔医学奖。　　鲍林知道这个名字。兰德施泰纳是一个具有国际声誉、备受尊崇的奥地利医学研究者。五年前，他因发现了ABO血型而获得诺贝尔奖，使人类第一次能够安全地输血，从而拯救了无数的生命。兰德施泰纳在晚年来到美国继续从事对血液的研究，特别是对组成免疫系统的血清中介质的研究。鲍林对这一邀请和这个人怀有强烈的兴趣。第二天，他来到兰德施泰纳的实验室，受到了一位貌似贵族的科学家的欢迎：兰德施泰纳相貌出众，一头灰色的短发，身材高大挺拔，留着唇髭，身上保留着一股早年在维也纳养成的优雅和自信的风度。他用微带口音的英语邀请客人坐下，接着向鲍林谈起他试图解决的一桩疑案。　　兰德施泰纳解释说，这与抗体，一种特殊的帮助肌体抵御感染的蛋白质分子有关。鲍林对血红蛋白的报告使他认识到，也许鲍林可以帮助他解释一些观察得到的结果。比如说，身体可以制造出具有上万种，甚至上百万种不同特异性的抗体，每一种抗体能够识别并锁住一种目标分子，或称之为抗原。例如，肺炎球菌的抗体只能够辨别并吸附具有特定构造的抗原，而不会理会链球菌特有的抗原，反之亦然。兰德施泰纳用一些人造化学物质充当抗原进行了一些实验，证明这一特异性非常精确：在某些情况下，一些只在几个原子上存在差异的抗原对某一抗体的反应是截然不同的。　　当然，尚无人了解这一特异性；例如，酶对其作用物目标分子的作用就是相当专一的。但是一种酶只有一种对应的作用物。对应于成千上万种目标物，可以制造出各种特定的抗体，包括人造化学物质。兰德施泰纳说，有些事情困扰着他。比方说，抗体获得特异性的化学机制是什么？诸如抗体这样的蛋白质分子是如何区别不同抗原之间的差异的？是什么力量使抗体和抗原互相结合的？肌体如何能够这么精确地制造出那么多抗体？对于那些从未接触过的合成目标物，肌体是怎样知道该如何塑造抗体蛋白质的？　　鲍林对于这些问题一窍不通——不过他第一个反应是，答案肯定与分子的构造形式有关。但是他喜欢兰德施泰纳，觉得他是一个令人着迷、兴趣广泛的思想家（“一个了不起的人，”他不久之后就对人这么说）。他被兰德施泰纳的研究工作深深吸引了。兰德施泰纳所从事的免疫化学这一新的领域可能为研究蛋白质结构和特异性提供有效的工具。在两人见面结束时，鲍林向兰德施泰纳表示他会思考这些问题，并将再次和他见面。　　但是，他首先得在这方面接受一点速成教育。他当即买了一本兰德施泰纳最新的关于免疫学的书，在回帕萨迪纳的火车上阅读。书的第一页就引起了他的兴趣。兰德施泰纳写道：“动植物物种的形态学特征构成了描述性自然科学的主题，同时它们也是物种分类的标准。但是直到最近人们才意识到，如在晶体范畴中一样，在生物体中，化学性质的差异对应于结构上的差异。”鲍林发现了一个与自己相近的思想家，一个能在两句话中将生物学、化学和晶体学结合在一起的人。他对兰德施泰纳对肌体的研究发生了浓厚的兴趣，比如免疫系统是如何使每一个动物能够辨认自身和非自身物质的化学差异的。　　车窗外的农田飞速地向后掠去，鲍林沉浸在兰德施泰纳的书中。兰德施泰纳跟随伟大的埃米尔·费歇尔学习化学，促使免疫系统的研究成了一门独立的化学学科，并根据已知的有机化合物来完善产生和测量抗体活性的体系。这一工具可以产生两方面的作用：第一，抗体可被用作精细的探针，来辨别紧密相关的有机分子的结构差异，其中也包括蛋白质；第二，挑选的抗体可以作为探针来研究抗体的结构。由于无人知道抗体的结构以及抗体是如何与目标结合的，这一领域充满着未知数、自相矛盾的发现以及令人困惑的实验结果。多数免疫学家来自生物学或者医药领域，似乎缺乏化学知识或怀有偏见。换句话说，开拓免疫学领域的时机已经成熟。　　＊＊＊　　在回到帕萨迪纳的时候，鲍林已经决定将一部分时间投入免疫学研究。他和莫斯基正在给他们的蛋白质变性理论作最后的修饰，鲍林开始将抗体与他关于蛋白质是由氢键联结起来的分子长链的思想联系起来。他理所当然地认为，抗体和所有分子一样，其性质是由其结构决定的。能不能设想它们的构造是为了迎合某一特定的抗原，就像手套紧密地套在手上一样？形状互补是一个早就存在的思想，最初是由保罗·埃尔利希在19世纪末提出的——他运用的词汇是锁和钥匙——其后又有人对这一理论作了改进。　　但是，鲍林的思路是全新的，是从变性的角度出发的。新塑造的抗体分子是否可能像一个变性分子，其氢键断裂，长链展开成一条直线？如果它与一个抗原接触，两个分子将会受到一股微弱而又不确定的力的吸引——范德瓦尔斯力及抗原和抗体上电荷相反区域之间的静电引力。能量因素将会使抗体和抗原之间产生最大的接触；当抗体的带电原子靠近抗原表面带相反电荷的区域时，自由能最少，而范德瓦尔斯力最大。抗原和抗体结合得越紧密，这种微弱而又不确定的力就会使更多的抗原和抗体相结合，这一配对的系统也就越稳定。抗体将会自然地根据抗原的形状来塑造自己，就像一团湿泥压在硬币上会留下印记一样。回到加州理工学院后不久，鲍林就完成了一篇有关抗体形成过程的论文初稿。　　接着他把这篇论文放到了一边。首先得完成同莫斯基合作的那篇论文。随后诺伊斯去世了，鲍林和密立根之间的麻烦也开场了。鲍林并没有完全忘掉免疫学——他开始阅读有关的资料，并且对互相矛盾的研究结果越来越感到不满——但是他并没有在免疫学上花费过多的时间。　　＊＊＊　　兰德施泰纳又将他拉了回来。鲍林在1937年11月以贝克讲座主讲人的身份在康奈尔大学讲学时，惊喜地又一次见到了他。这位老人是专程到伊萨卡来看望鲍林的。免疫学并非是他见鲍林的唯一目的——兰德施泰纳还想向鲍林探听一下自己到加州理工学院任职的可能性——但是他们一旦开始讨论抗体，就再也停不下来了。鲍林回忆道，兰德施泰纳将短暂的访问变成了“在一个复杂领域里人们所接受过的最佳讲座”。在四天集中的小型免疫学讨论班上，兰德施泰纳回答了鲍林的种种问题。鲍林在过去的一年里在所阅读的资料中发现了许多彼此矛盾的研究结果，兰德施泰纳一一澄清了他提出的疑问。鲍林将兰德施泰纳称为“免疫学之父”，热切地建议密立根邀请他到加州理工学院来工作。　　但是，他的这一愿望没能实现——密立根抱怨说，接受每一个希望退休后来南加利福尼亚的阳光下安度晚年的前诺贝尔奖金获得者代价太高了——而且鲍林的注意力又岔到了别的事情上。在1938年和1939年，他仍然思考着、谈论着抗体——实际上，他对抗体的高涨热情促使生物系的一些学者开始制造果蝇基因的抗体和基因产品——但是克莱林实验室正准备开张，他的新房正在建造，贝克讲座需要继续，多萝西·林奇需要声讨，还有《化学键的本质》需要写作。同时由于他手下没有一个人了解如何进行免疫学方面的实验，所以他对于全力以赴地进入这一全新的领域还有些犹豫不决。　　1939年7月，兰德施泰纳又一次向他发出了信号。这回，他在《科学》杂志上发表文章，将鲍林和莫斯基的蛋白质结构理论和抗体的形成联系在一起。在解释抗体的特异性时他写道：“可考虑的一种想法是，以不同的方式来折叠同一条多肽链。” 　　这与鲍林不谋而合，他开始对自己的理论作发表前的最后雕琢，以免别人抢得先机。已经有一些免疫学家陆续发表论文，认为抗体以抗原作为自己成型的模板，但是他们一般的想法是，这一过程是在不断加长的蛋白质链上按次序排列氨基酸，而鲍林认为这一方法过于复杂。他关于一成不变的蛋白质链扭曲成特定形状的想法更为简便易行，

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