从工作开头起，在知识的积聚上，必须训练自己严格的连续性。　　为达到科学的预峰，你必须先从它的初步着手。当你还没有把前面弄清楚的时候，切不要急于往前进。切不要用大胆的猜度和臆测来掩饰自己知识上的缺陷。肥皂泡的美丽色彩，虽足以使你眩目，但迟早终要破裂，到那时除了怅惘以外，你什么也得不到。　　你必须学习涵养和忍耐。在研究科学的时候，决不能怕用苦功——研究事实，对比事实，还要搜集事实。　　试看鸟的翅膀，如果没有空气的支持，就不能使鸟体起来。事实就是科学家的空气。如果没有事实，你们就不能飞起。同样，如果没有事实，你们的理论都是白费的。　　但是在研究和实验的时候，又不能停留在事实的表面上，不要仅仅作一个事实的保管者，你必须彻底阐明事实根源的秘密，并且还要专求支配事实的规律。　　第二点，是虚心。　　你绝对不要以为你自己已经知道了一切。无论人家怎样器重你，你时时要有自认为无知识的勇气。　　切不要使骄傲占有了你。因为如果这样，当你应该同意的时候，你就要执拗了，你将要拒绝别人的忠告和友谊的帮助，并且你将失掉你的客观见解。　　在我指导的集体方面，一切都靠着合作气氛的支持。我们大家都趋向一个目标，每个人尽自己的能力来推动这共同的事业。在我们中间往往难于分出那些是你的工作，那些是我的。但这样的做法对于我们共同的工作是只有益处没有害处的。　　第三点，是热情。　　你应记着，科学是需要我们终身努力的。假定你有两倍的寿命，仍旧是不够用的。科学是需要人们最大的努力和热情的。当你工作和研究的时候，必须具有强烈的热情！”　　尼琪琴读罢这位先辈诚挚的嘱托，泪珠早已挂在腮边，周围的人也都沉默不语。在场约有许多学生和助手，过去不知挨过这位老人的多少次训斥，他们多么希望再跟随他做一次实验，再听听他那严厉的声音。但是，不可能了。老人现在声音已很微弱，而且变得格外慈祥。他听罢遗嘱，平静地说道：“好，就照这个样子发表吧。我还有两句话要说。一是自从我生病以来，我就在把自己作为研究对象，也整理了几篇论文，你们可以拿去作资料，这是一个病人兼医生的第一手材料，或许有参考价值。这次昏迷之后，我自己觉得我的脑子肿胀，脑壁加厚了。我给照顾我的住院医生说过，他们不信。尼琪琴先生，您是搞神经病理学的，我死后请您负责对我做病理解剖，验证一下我的判断。还有一件事，我在病中想到，我所以能活到85岁，身体一直健康，大概有三个原因：一是我从不沾烟酒；二是我一生的生活极有规律；三是我父母的身体很好，可能有遗传因素。这些都供你们探讨怎样让人们活得更健康、长寿时参考。特别是遗传问题，还是一个很大的谜，值得我们搞生理、病理的科学家多下点功夫。”　　老人越说声音越小，他为生理科学奋斗了一生，但还是觉得有许多事未干完，想尽量将自己的身体和自己的经验全都贡献出来。在场的人只有含泪点头，他们这一群医学、生理学专家恨自己没有回天之力，不能再挽留自己敬爱的师长，在人世上多停一刻。　　巴甫洛夫平静地说完这许多话后，便幸福地闭上只眼。他可以安息了，他为人类的健康幸福，已经付出了足够的劳动。　　到底巴甫洛夫留下的话别人怎样去实现，且听下回分解。第六十九回黄碗豆绿碗豆 孟德尔详察父和子，红果蝇白果蝇 摩尔根细究雌与雄——遗传学说的创立　　上回说到巴甫洛夫临终时提到遗传问题。欲说清此事，我们还得先退回半个世纪，从遗传学的奠基人孟德尔(1822－1884)讲起。　　凡一个伟人，在其成名之后，总可以从他长成的过程中寻找到一点成功的因素。若也用这个道理来分析孟德尔的少年时代，那么可用两个字来概括，一是“美”，二是“苦”。　　孟德尔出生于奥地利一个叫海因申多夫的乡村，这里森林被野，鲜花遮径，气候湿润温和，有“多瑙河之花”的美名。孟德尔的父亲在家乡务农，也很留心于园艺。孟德尔从小就受这样一个极美的自然环境的薰陶，对植物的生长、开花极感兴趣。他经常想：为什么不同的植物会开不同的花，结不同的果？而海因申多夫庄园的女主人瓦德堡伯爵夫人也是一个热心科学事业的人，她坚持在本地学校中增加了一门《自然》课，这对孟德尔实在是一大幸事。　　但是，孟德尔在这样美的自然环境里却过着很清苦的生活。他小学毕业后进了附近的中学，父母供不起他的一日三餐，他半饥半饱地读了六年，虽勉强毕业，身体却大伤元气，经常闹病。虽然他在学校成绩极好，人又聪明，但是他明白，家里是无论如何再供不起他上大学了。恰在这时父亲在一次砍树时被砸伤，再无力气种地，便索性将地买掉，将钱分给孟德尔和他的姐姐泰妮莎。泰妮莎的这份钱是准备作嫁妆的，但是她看到弟弟聪明好学，便说：“不要因为缺钱耽误了你的前程，你把我这份钱拿去读书吧。”孟德尔就靠着这点钱，又半饥半饱地读了四年大学。正像在小学阶段时多亏有一个热爱自然的伯爵夫人一样，在大学里孟德尔又遇见一个好的数学老师——富克思博士。这一段打下的数学基础，竟是他以后在生物学上有所发现的关键。　　大学毕业时，吃尽了生活之苦的孟德尔决心要找一个再不为糊口操心的行业，以便能安心做学问。他去请教老师，老师说：“要是这样的话，你最好去当修士。”于是，1843年10月9日，孟德尔进了设在郡尔特伯伦的修道院。说来也巧，在孟德尔来这里之前，修道院里就有一名叫萨勒的神甫极喜好植物。他主持在院里开辟了一个很大的植物园，花草树木一片葱茏，就和孟德尔小时候所在的庄园一般可爱。但是这萨勒有一样坏毛病，就是极爱喝酒，常常在镇上酒店里深夜不归。院长觉得这有损修道院的名声，便在一天晚上等在院门口，见他摇摇晃晃地走来，便大喝一声：“好大胆的萨勒，你这副样子还配做一名神甫吗？”这萨勒还沉迷在酒后的心荡神摇之中，一听这话，便向院长鞠了一躬说：“主啊，我是不配进你这个门了！”说罢竟扬长而去了，再不归来。他这一去不归，倒给孟德尔留下了一个园子，留下一块好的实验基地。　　各位读者，关于遗传问题在孟德尔之前早有许多生物学家众说纷纭，各抒己见了，但是都没有实验根据。许多国家的科学院还专门为此特设悬赏奖金。到孟德尔着手这一问题时，达尔文已就物种起源做了较透彻的研究，但是都未能回答生物进化中遗传与变异的具体根据。于是孟德尔就决心站在达尔文的肩膀上，开始更上一层楼。　　现在孟德尔有了修道院这个“铁饭碗”，再不用为吃穿发愁，又有了萨勒留下的一座好园子，万事俱备，就只等他一展抱负了。　　他仔细分析了他的前辈们的工作，发现他们一是没有抽出生物的主要性状来研究，许多现象混杂在一起，很难分清遗传的脉络；二是大多局限于个体观察。这样偶然性很大，差异很大，难以概括出规律。于是，孟德尔就选了碗豆来做他的实验材料，因为这种植物是自花授粉，不怕外界的干扰。他在窗后园子里专辟了一块地，从种子商人那里收集了32个品系的碗豆，仔细种植、提纯，最后选出22种。各位读者，你道这22种碗豆是什么样子，其他次要的特徵不说，你只要往地里一站就看出它们有七对正好对应又截然不同的性状，这就是种子有圆有皱；叶子有黄有绿；种皮有灰有白；豆莱有饱有瘪；荚皮有绿有黄；花位有腋生顶生；茎杆有高有低。虽说是碗豆长在地里，可是倒像摆在商店里的货色一样，这般齐全又这般巧合。说来容易，要知孟德尔为选出这些性状明显的品种已经整整费了七年心血，寒来暑往，其间辛苦自不必说了。但是，这才只是准备好了实验材料。　　现在孟德尔认为品种已经很纯，实验可以开始了。于是他就按照对应品种一一杂交，抛开其他特徵，先观察最主要的性状，若它们的杂交一代(F1)与父母到底有什么不同。谁知这新长出来的子一代，只清一色的继承父母之中一方的特性。比如高株和矮株杂交，所得全是高株；灰色和白色杂交，所得全是灰色。孟德尔把高、灰等这类保留下来的特徵叫做“显性”，矮、白等叫做“隐性”，这些性状被隐去了。但是他没有灰心，第二年又用上年得到的杂交子一代(F1)进行自交(F1×F2)，所得的种子再播种，生成子二代(F2)。这一下奇怪的现象又出现了，和子一代的清一色不同，子二代不但有显性性状，而且曾经消失了的隐性性状又出现了。孟德尔一口气又种了278个杂交组合，授粉之后他给碗豆套上布袋，小心地观察记录。这样又经过几年的种了收，收了种，从花色上杂交对比，从种籽上杂交对比等等，翻来覆去地排列组合。现在他那间修士住的小屋里除了圣经之外，架子上已堆满了许多小布口袋，里面鼓鼓囊囊全是碗豆，上面还标着F1、F2；高、矮；黄、绿等，只有他自己才能看懂的字和符号。　　1865年，新年刚过，这天孟德尔又坐在桌子旁。他将圣经推到一边，顺手拾起一个种籽口袋，沉甸甸的，心头一阵欢喜，忽然想起自己和这些圆滚滚的小家伙打交道不觉已有十年。再看看架子上那些小布袋，还有那厚厚的一本本观察记录，觉得资料已经不少，也该分析整理一下了。　　各位读者，我们前面说过孟德尔在上大学时曾得到一位数学教授的指导，所以他与别的搞生物的人不同，除了勤于观察之外，还特别留心数据的对比分析。现在他将记录本搬开，将十年所得的数据抄在一张纸上，反来倒去地演算。不一会他就列出前面这样一张表来。　　性状　　　　　　 显性植株数　　　　 隐性植株数　　　　F2一代的显隐比例种子的形状　　　　5474 (圆)　　　　　1850 (绉)　　　　　　　2.96:1子叶的颜色　　　　6022 (圆)　　　　　2001 (绿)　　　　　　　3.01:1种皮的颜色　　　　705 (灰)　　　　　 224 (白)　　　　　　　 3.15:1豆荚的形状　　　　882 (膨大)　　　　 299 (皱缩)　　　　　　 2.95:1未熟豆荚的颜色　　428 (绿)　　　　　 152 (黄)　　　　　　　 2.82:1花的位置　　　　　651 (叶腋)　　　　 207 (顶端)　　　　　　 3.14:1茎的高度　　　　　787 (高)　　　　　 277 (矮)　　　　　　　 2.84:1　　孟德尔仔细分析了表的最后一列，发现不管前面两列数字多么不同，但在这一列中比例却都近似于3：1，他不觉高兴地大喊一声：“秘密原来在这里！”从这些数字中孟德尔看到隐性性状并没有消失，它还是传下来了。他假设，每个生物细胞中都有控制性状的因子(我们今天叫基因)，因子在细胞中是成对的，到了受精时，精子与卵子就各带一个因子，又结合成一对新的因子。这就是生物遗传的分离定律，即遗传学第一定律。　　这就可以清楚地说明，在子一代时，隐性因子与显性因子结合，它被掩盖，所以全表现为显性(加高茎)。但是掩盖并不一定消失，到子三代时，就可能出现纯显性因子结合、显隐性因子结合及纯隐性因子结合三种情况，它在比例上是1:2:1，但显、隐结合时外表仍是显性，所以显、隐的总比例就是3:1。再往下繁殖一代时，显、隐结合的那一部分(即“2”)又可分成1:2:1，这样显性、隐性的近传就会准确无误地永远传下去。这就说明，为什么高个子的父亲和低个子的母亲所生的孩子，不一定都是他们的平均高度。否则，全世界的人早就是一样的高了。　　一对性状杂交的子三代是3:1，要是两对性状呢？比如黄色圆形种子和绿色皱皮种子，它们的子三代是什么样子呢？这就有四种情况：黄色圆形、黄色皱皮、绿色圆形、绿色皱皮，比例为9:3:3:1。纯显、隐性遗传是3^2:1^2。要是三对性状呢，正好是3^3:1^3，依此类推。就是说，这些性状都会参加组合，进行遗传。这样孟德尔又得出一条自由组合定律，即遗传学第二定律。　　各位读者，故事说到这里，您也许会想起这套书第23回曾讲到一个人，他的研究方法与孟德尔多么相似。那就是开普勒，他也是将多年测得的行星运行数据这样列表推算，从最后两列中发现了其中的规律，从而确立了开普勒定律。这说明科学研究除了观察、实验之外还要善于运用数学统计分析。许多规律和发现不是直接用眼看见、手摸着的，而是用笔、用计算机算出来的。读者诸君中也许有正在中学读书就学的，千万不敢看轻了数学的学习，现在看来枯燥的数字、字母，将来都是冶学的得力武器，请大家记住马克思的这句名言：“一种科学只有成功地运用数学时，才算达到了真正完善的地步。”　　再说孟德尔发现了遗传规律后，1865年正好在布隆城召开一个奥地利自然科学会议，他就兴冲冲地到会宣布了这一成果，但是台下的人没有一人能听懂他在说什么。第二年，他又写了一篇论文，公开发表，还把这论文分送到欧洲的120个图书馆里去，但是谁也没有注意这篇文章。孟德尔还是在园子里安静地摆弄那些花草、蜜蜂，他对自己的朋友尼斯尔说：“让那些论文先睡上几十年觉吧，我相信，承认我的一天终将到来。”　　没有人理孟德尔的论文，倒不是大家有什么偏见，因为他超越时代实在太远了。“超前性”是任何伟大理论的共同特点。麦克斯韦1864年发表电磁理论，1888年赫兹才证实电磁波的存在，他超前了24年，门捷列夫1869年发表元素周期律，1875年布瓦博朗德发现镓，才证实了周期律，他超前了六年，爱因斯坦1905年提出质能互变E＝mc^2，1945年第一颗原子弹爆炸，他超前了40年。当孟德尔在1866年发表遗传定律时，他奇怪为什么没有人响应，但是他不知道，他的理论比实践超前了34年。只有等人们对微观细胞有了进一步的研究后才能验证他的理论。　　果然，这一天来到了。1900年春天荷兰的德弗里斯、德国的柯伦斯和奥地利的丘歇马克都各自独立地通过实验得出如我们叙述过的哪种遗传规律的结论。但是当他们在发表论文前查阅文献资料时，又都同时发现孟德尔早已有言在先。孟德尔的论文在图书馆里被尘土封埋了34年后又这样戏剧性地被重新发现了。　　孟德尔理论的重新被重视，还得感谢细胞学说的进步。原来1879年德国生物学家弗莱明发现了一种办法，用硷性染料可以把细胞核内的微粒状物质染成黄色，而且再不会褪色。有了这个标记，观察起来就十分方便。弗莱明发现这些微粒先变成丝状，这细胞再断裂成数目相同的两半，一个细胞就变成两个，细胞原来是这样分裂的。1880年德国生物学家就把这种能染上色的微粒叫做“染色体”，就是我们现在常说的这个名词。1900年孟德尔学说重新发现不久，过了四年，美国细胞学家萨顿突然想到，孟德尔说遗传因子成只成对，我们细胞学界说染色体成双成对，这两个怕就是一回事吧？渐渐的遗传规律就要到细胞内部来寻找根据了。　　这时在美国有一个生理学家叫摩尔根，(1866－1945)他有间奇怪的实验室，里面只有几张旧桌子和几千只瓶子。就靠这些瓶子，他培养了几万只果蝇。这东西繁殖率高，生活史短，便于观察。摩尔根本是不相信孟德尔学说的，但是1910年的一天，他偶然发现许多红眼果蝇中出现了一只白眼果蝇。他出于好奇，便想：我何不也做一次杂交试验。他让红白果蝇杂交，结果，下一代全是红眼，显然红对白来说表现为显性，正合孟德尔的碗豆试验。他不觉暗吃一惊。他又使子一代交配，子三代中的红白比例正好是3:1，这下摩尔根对孟德尔五体投地了。　　摩尔根决心沿着这条线索追下去，看看动物是怎样遗传的。他进一步观察，发现子三代的白眼蝇全是雄性。这说明性状(白)和性别(雄)的因子(后来叫基因)是“连锁”在一起的。而细胞分裂时，染色体先由一变二，可见能够遗传性状、性别的基因就在染色体上，通过细胞分裂一代代地传了下去，染色体就是基因的载体。摩尔根和他的学生真的还推算出了各种基因在染色体上的位置，并画出了一张果蝇的染色体位置图。　　摩尔根的染色体理论成功地解释了性别遗传。原来，性细胞，即精子和卵子，除可先一分为二，变成成倍的新细胞外，它还可以“减数分裂”。就是本来细胞中含有46个染色体，结果分裂后只剩23个。这样两个精子和卵子结合，又成为一个有46个染色体的新细胞了，这就是新的生命。男女双方的23个染色体有22个是普通染色体，只有一个是决定性别的。这一个在女性一方都是X染色体，在男性一方则有可能是X也可能是Y。精子与卵子结合时，如果双方都含X染色体，则生女孩，如果X卵子碰到一个Y精子则生男孩。这个谜到摩尔根这里才终于揭破了。于是他终于创立了著名的基因学说，并获得了1933年的诺贝尔生理学及医学奖金。　　各位读者，遗传学的规律自孟德尔到摩尔根，其间过了四十多年才逐渐摸清。先是由孟德尔提出一个遗传因子的假说，然后由后人一步步验证，再提出新的假说，再验证，科学就这样向前发展了。恩格斯有一段话专门谈这种研究方法。他说：“只要自然科学在思维着，它的发展形式就是假说。一个新的事实被观察到了，它使得过去用来说明和它同类的事实的方式不中用了。从这一瞬间，就需要新的说明方式了－它最初仅仅以有限数量的事实和观察为基础。进一步的观察材料会使这些假说纯化，取消一些，修正一些，直到最后纯粹地构成定律。如果要等待构成定律的材料纯化起来，那么就是在此以前要把运用思维的研究停下来，而定律也就永远不会出现。”　　遗传是由基因决定的，那么基因又是由什么构成的呢？生物学还有待向更微观的领域开拓。孟德尔的假说被证实了，摩尔根接着又向后人提出一个假说，他在自己的名着《基因论》的末尾说道：“我仍然很难放弃这个可爱的假设：就是基因之所以稳定，是因为它代表着一个有机的化学实体。”　　这个假设是否能够成立，且听下回分解。第七十回破密码 遗传谜底终揭晓，大溶合 科学深处无疆界——生命科学的发展　　上回说到摩尔根在他的《基因论》一书的末尾预言了基因是化学实体的假设。但是摩尔根总是念念不忘他的老本行——胚胎发育学，他作此预言之后就离开对细胞遗传学的研究而重操旧业去了。　　这科学的研究总是从现象到本质，从宏观到微观，就如那物理从牛顿探讨天体运行，直到卢瑟福打碎原子，这生物学自从达尔文创立进化论，孟德尔、摩尔根发现遗传规律之后，又渐渐追根到细胞内，进而又研究细胞核的结构。就如物理学进入核物理阶段一样，生物学也进到了一个新阶段－分子生物学，它要对生物细胞的分子结构进行探索，从而来破基因之谜。　　其实在摩尔根之前就有人在作这样的探索，不过当时未能引起人们的注意。1869年，瑞典人米歇尔发现细胞核主要由含磷物质构成，20年后人们发现这种物质是强酸，便称为核酸。德国人科赛尔将核酸水解，又发现它含有三种成份：核糖、磷酸和有机碱。而有机碱又含有四种成份：胸腺嘧啶(T)、胞嘧啶(C)、腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)。这名字有点别扭，我们只要记住那四个字母就行，下面还会有用。这细胞核真像一个竹笋，到此为止已被剥掉好几层皮了。但是科赛尔的学生美国化学家莱文接过竹笋又剥了一层，他发现核酸里的糖比普通糖少一个碳原子，就叫它核糖。他又发现有些核糖少一个氧原子，就命为脱氧核糖。这样，核酸就有了两种：核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)。好，现在笋皮已经剥光，下一步且看摩尔根的继承者怎样在这个DNA上作文章。　　科学发展到二十世纪，和十九世纪以前相比，其研究方式已有了明显的不同。一是，一个课题很难由本学科单独完成，出现了多学科交叉。比如原子核的裂变便需要许多费米、哈恩一流的物理学家、化学家共同参予才能发现。二是，一个难题由一个科学家单独解决越来越不可能，需要有庞大的实验室、研究中心，要有许多科学家的通力协作才能完成。这个DNA就在这样的时刻被托到解剖台上，而首先举起解剖刀的却是几个物理学家。　　三十年代中期，正是玻尔领导的哥本哈根学派在与爱因斯坦大论战，他们新创立的量子力学正蓬勃向上。这批物理学家不满足于只用物理现象来解释自己的理论，探索的触角又向生物学伸来。　　话说1932年夏天，哥本哈根正在召开一个国际光疗会议。作为物理学家的玻尔不怕人说班门弄斧，竟到会在各国医学家、生物学家面前作了一个《光与生命》的演讲。他别出机杼，没有就生物论生物，而是从量子力学出发，大谈物理与生物的互补原理，使在场的许多专家听得茅塞顿开，犹如久坐密室忽然打开窗户，吹进一股清新的凉风。单说这时在台下有一位叫德尔布吕克(1906－1981)的青年。他虽然才26岁，但正是一位原子物理学家。德尔布吕克本是德国人，曾就读于著名的哥廷根大学，这时正在丹麦玻尔的实验室里工作。当时他听了玻尔的讲话，忽然觉得和物理学相比生物学的微观世界远远没有被人涉足，而物理学的一些研究方法和原理正可以用于这门新学科。生理现象是比物理现象复杂，这原因就是它是生命的体现，而生命之谜正在遗传，这是一个多么诱人的题目。于是，德尔布吕克暗下决心，改弦更张，由物理转入生物学研究。　　这次大会不久，欧洲大陆战云密布，科学家们纷纷避难美国。前面我们说到玻尔也去美国参加研究原子弹去了。他的学生德尔布吕克也到了美国，但是他并没有参加曼哈顿工程，而是一头扎到摩尔根的研究基地－加利福尼亚理工学院。这时他看到实验室里在使用一种“噬菌体”做细菌和病毒研究的材料。这噬菌体是一种病毒，它的结构简单得出奇。它有一个六角形的头，头部中心含有DNA，头部后面拖着一条尾巴，尾巴稍上又有六根尾丝。当噬菌体感染细菌时，先用六根尾丝牢牢地粘附在细菌壁上。这时它的尾部放出一种譗，把细菌的细胞壁溶解开一个洞，然后就可钻入。噬菌体与其他生物的细胞染色体的基因有一样的物理、化学属性，但是它又极简单，就是一层蛋白质外壳包了一组基因。而且它繁殖得很快，侵入大肠杆菌内后，只要20分钟就可繁殖数百个后代。德尔布吕克见到这东西心中不觉一喜。选择最简单而又典型的对象来研究，不是物理学中常用的方法吗？要研究自由落体规律，就用一枚石子；要研究原子结构就先从只有一个质子、一个电子的氢原子入手。现在要研究基因，何不就从这个噬菌体身上突破呢？　　噬菌体头部含有DNA，其他部分都是蛋白质，现在的问题是要区分它进入大肠杆菌后是靠哪一部分遗传繁殖的。好个搞原子物理的德尔布吕克，他立即从物理学的武库里借来了放射性同位素标记法，和生物学家赫尔希等人设计了一个极妙的试验。　　原来DNA中只存在磷，不存在硫，而蛋白质中大多是硫，只有极少的磷。于是他们用放射性磷(P－32)和放射性硫(S－35)来分别给DNA和蛋白质作了记号。然后用作了记号的噬菌体去感染大肠杆菌。带有放射性的噬菌体就像背了一个发报机一样，人们随时可以接收到它发回的信号，掌握其行踪。果然，这一着很灵。他们发现，当噬菌体侵入细菌内部时是将身体外壳留在细胞壁外，而将DNA渗入细胞内，这通过记录到的P－32和S－35就可以分得一清二楚。确实是只有DNA进入大肠杆菌内。但是20分钟后生成的噬菌体仍和原来一模一样，这就再清楚不过地证明只有DNA才是真正的遗传物质，执行遗传任务的并不是蛋白质。德尔布吕克因这项发明而获得1969年的诺贝尔医学和生理学奖。他半路出家，善借他山之石，终于有此殊勋，被后人尊称为“分子生物学之父”。　　DNA就是遗传物质，那么它是一个什么样的结构，怎样实现遗传呢？这个生物学中的大难题却又是一个物理学家首先来作答案。读者还记得，1900年这个年头发生了两件事，一是孟德尔遗传学说被重新发现，二是普朗克创立能量子概念。想不到40多年后这两条各不相干的河流却流到了一起。1944年量子力学家薛定锷写了一本研究生物学的书《生命是什么？》。他指出遗传物质可能是由基本粒子连接起来的非周期结晶。它就像电报中的电码，通过“•”和“——”组合成一种口令，这种生命的口令被复制，传给后代，这就是遗传。真是无独有偶，薛定锷这本书和玻尔的那篇演讲同样出手不凡，很快成为名着广为流传。在为这本书所激动的许多读者中也有一位青年物理学家叫克里克(1916－)，他本毕业于伦敦大学曾专攻物理，但看到薛定锷的书后就如德尔布吕克一样决心转攻生物，便来到剑桥的卡文迪许实验室。这时克里克又遇到了从美国来的华生(1928－)，他本是学动物的，也是受到薛定锷那本小册子的影响来探索遗传之谜。于是两人合兵一处开始探求DNA的结构。　　话说当时一起向DNA这个神秘王国进军的共有三支人马。　　这第一支人马是伦敦大学的威尔金斯领导的一个小组。他也是用物理办法，请X射线来帮忙。因为DNA是生物高分子，普通光学显微镜根本看不到它的分子结构。X射线波长很短，穿过DNA分子时，射线打在分子的不同位置，造成在一些方向上加强，在另一些方向上减弱，这叫衍射。分析这种衍射图样，就可以确定原子间的距离和排列，这样就可以弄清它的分子结构。威尔金斯就用这种办法拍到了一张DNA晶体结构的照片，这上面是一片云状的圈圈点点，他不敢立即下结论，只猜想DNA的结构大概是螺旋形的。　　这第二支人马是美国的结构化学权威波林(1901－)领导的小组。1951年夏天他先用X射线探测蛋白质的结构，顺利地得出阿尔法螺旋模型，眼看离探清DNA的结构也只有一步之遥了。　　这第三支人马就是半路出家的华生和克里克了。论实验条件是威尔金斯实验室最好，论知识底子是波林最雄厚，但是论年龄却是华生和克里克最年轻，思想也最少保守。　　却说这两个年轻人日夜苦干，决心打破这三军鼎立的局面，首先夺魁。也合该他们得胜，机会终于到来。1951年5月华生在一个科学会议上遇见威尔金斯，威尔金斯身边正带着几张DNA的X光衍射照片。华生为喜异常，立即要了一张。威尔金斯倒不保守，同他们诚恳地谈了自己的猜想。　　再说华生得了这张照片，回到卡文迪许实验室立即喊克里克快来。两人伏在案头好一阵切磋。DNA的结构是螺旋形，看来确定无疑了。这时华生拿起一个放大镜仔细扫视图面，突然他把目光停在一个十字状的地方说道：“这地方有个交叉，我看这种螺旋很可能是双层的，就像一个扶梯，旋转而上，两边各有一个扶手。”　　“对，很有道理。根据我们掌握的资料，威尔金斯小组的弗兰克林也认为它是一种双链同轴排列。现在看来这个问题就只差一层窗户纸没有捅破了。到底在这个双螺旋体里T、C、A、G这四种物质怎样组合排列，弄清这个也就弄清了DNA的模型。”克里克说着也感到很兴奋。　　“看来我们现在的主攻方向就是要立即制出一个DNA模型。有了这个模型才能说清遗传机理。”　　他们找来金属绞合线，又参考了弗兰克林测得的数据，两人在实验室的车间里做成又拆掉，拆了又重做，这样连级十几个月，总是找不到一个理想的模式。这天他们正在实验室里累得汗流满面，突然助手推门造来说：“有了一个新方案。”　　“什么方案？”　　“波林已经宣布，他完成了DNA模型，是三股螺旋！”　　这个消息可是非同小可，就是说在这场竞赛中，对手已经超过他们冲到了终点。刚才还是一种迷惘的烦恼，现在更加一种失败的沮丧。克里克一屁股坐在椅子上，顺手将那些乱七八糟的木棒、线头推到一旁。华生病呆呆地站在那里，半天自语道：“三螺旋，这不大可能把？”　　事实上他们是处惊一场。没有多久各实验室都证明三股螺旋的模型并不能解释DNA的结构。　　华生和克里克经这场虚惊之后对自己的想法更有把握，更加紧了制作，卡文迪许实验室的车间也为他们帮了大忙。1953年元旦刚过，华生和克里克就制出了一个新模型，在两股糖与磷酸的螺旋链之间，夹着一一相同的硷基。A基与A基相对， T基与T基相对。这种模型倒是符合已知的资料，但是构型憋扭，因碳基分子大小不同，使两条外骨架发生了扭曲。　　华生坐在桌旁。对着这个奇怪的模型陷入沉思。他想神秘的DNA应该是有一种和谐的，美的结构，决不应该这样歪歪扭扭，他这样想了一会儿便把碱基拆下来重新换了个位置，大小搭配，让A和T配对；G和C配对。这样一来面前的模型真如一条凌空翻舞的彩绸，那样舒展自如，那样轻松和谐。而且又符合前不久关于DNA结构的另一项发现：A、T两基的数目与G、C两基的数目都正好相等。DNA结构之谜从此解开。　　读者也许要问，物质的客观形状与人主观的美感有什么关系，那华生何以从美学角度出发倒找到了问题的根本。原来自然中的生物却常常是以一种美的、合理的结构存在。你看那树叶上对称的叶脉，你看飞鸟对称的双翅，还有那蜜蜂为自己建造的蜂房都是标准的六角形小格，就是高明的建筑师见了也叹为观止。所以这美感决不独为艺术家所有，它又常常是科学家的一种素质。甚至现在还专门有一门工程美学。　　再说华生和克里克得到这个美的、合理的模型，喜不自禁，便立即写成一篇论文发表在1953年4月的英国《自然》杂志上。他们在给编辑部的信中说：“这确是个奇特的模型。不过既然DNA是个不寻常的物质，我们也就敢作不寻常之想了。”的确，在这三支力量的竞争中，华生和克里克资历最浅而首先夺魁，正得力于他们敢大胆想像，不循常规。后来，直到1974年，波林还遗憾地说：“我深知核酸内含有嘌呤和嘧啶，但为什么就没有想到给它们配对呢？我总在探讨三螺旋，就是没有去试一下双螺旋。唉，那些极简单的概念，有时竟是这样难以捉摸。”华生他们的论文只千把来字，但是它足可以与达尔文的《物种起源》相媲美，它开创了分子生物学的新时代。华生、克里克和威尔金斯因此同时获得1962年诺贝尔医学和生理学奖金。　　按照华生的模型，遗传信息怎样传递呢？在这条螺螺旋中两股糖和磷酸组成梯子的两侧A－T、C－G连成梯子的横杠。在一个人体细胞中，DNA梯子全长约有一米，所包含的横杠就有60亿条之多。一个人的基因，它可能是梯子的一段，约有2000条横杠。　　当细胞繁殖的时候，这条双螺旋就从中间分开，犹如拉链一样从中间分成两半。这时每一个碱基对都拆开了，但是这剩下的一半在浮游于细胞核内的分子中很快就找到了新的伴侣。A又与新的T结合，G又与新的C结合，这样就形成两个与原来的DNA一模一样的复制品，这就是生命的遗传。如果DNA在复制过程中出一点意外，就会造成物种的突变。　　DNA上怎样携带大量的遗传基因呢？这正是薛定锷假设的密电码。构成DNA的四种核甘酸，每次取出三个构成一组，这样排列组合，便有了足够的遗传基因。60年代末用电子显微镜摄到的放大了730万倍的DNA照片已经证实了这一点。而科学家的一个目标就是被译这些密码了。　　各位读者，人类认识世界是为了改造世界。正如认识了原子核的结构就要设法让它释放能量一样，现在既然知道了遗传密码就要让生物按照人的意志来遗传和变异了。这便是生物遗传工程。1973年，美国科学家第一次实现了按人的意志来制造新的生物。他们将大肠杆菌的一个带抗四环素，和一个带抗链霉素的遗传信息的基因重新组合，又放回大肠杆菌中复制，结果新的菌就同时既抗四环素又抗链霉素。　　别看这个极小的实验，它的意义就如费米当年发现核裂变就可引来以后的原子弹爆炸一样，预示着人类在生命领域也将要大显身手了。比如脑激素是治疗糖尿病的良药，但是过去要从牲畜脑桨中提取，十万只羊脑才能提取到一毫克，何等昂贵。1977年人们已经能人工合成脑激素遗传基因，让那个繁殖很快的大肠杆菌按照这个基因去复制脑激素，它果然顺利完成了任务。提取一毫克脑激素，只需要两升大肠杆菌培养液，从此就不用那么多羊脑了，成本大大降低。　　在农业方面，作物需要大量的氮，因此全世界每年要生产四干多万吨氮肥。人们早就发现豆科植物可以自己依靠土壤中的根瘤菌来吸收空气中的氮。如果我们能将这种遗传密码也送到小麦、水稻等作物中去，那么全世界的氮肥厂就都可以关门了。　　随着人们解开遗传之谜和生命科学的发展，在不远的将来，人类将可以按自己的意志来制造新的生物，将可以通过修复和调节基因来治疗疾病，改造生命自身。试想，当人类对大自然还不甚了解时，会是怎样的盲目、被动，是怎样地受着自然的嘲弄。但是随着自然之谜的揭开，一天一天，人类终于成了自然的主人。当人类对自己的生命还不甚了解时，也曾是怎样地受着疾病的折磨和嘲弄。现在，随着生命之谜的揭开，人对自身的认识便出现了一个飞跃，其意义决不亚于当初哥白尼发现宇宙。从此，人类不但能改造世界、还能改造自己的生命，科学将使他们在宇宙间获得最充分的自由。　　　第七十一回究方法 说书人试谈相似论，论精神 有志者不屈事竟成——结束语　　尊敬的读者，本书到这一回就要结束了。当我们合书默想之时，会发现一个问题，就是科学家费尽心机所探索到的自然现象，原来如此相似。你看那伽利略望远镜里的月亮和地球多么相似；牛顿眼里的月亮和苹果多么相似；卢瑟福发现的小小原子结构和哥白尼发现的庞大的太阳系结构多么相似；摩尔根发现的果蝇的遗传和孟德尔发现的碗豆的遗传多么相似，甚至高档的人的基因结构和那最简单的噬菌体病毒的基因结构多么相似；普朗克发现的能量的分束急跳和祖冲之发现的圆周可以看成正多边形的无数个边多么相似；电场和磁场多么相似；电波和光波多么相似；柏克勒尔发现的天然放射性和伦琴发现的阴极射线多么相似；德布罗意发现的物质波和光波多么相似；达尔文和华莱士远隔万里之外，分别发现的生物进化现象多么相似；戴维发现的钾与钠的化学特性多么相似；拉姆赛等发现的氦、氛、氢、氟、氙等惰性元素多么相似；还有焦尔发现的电流生热和摩擦生热之间的相似，法拉第发现磁变电和电变磁之间的相似，甚至我们乍一看来毫无关系的人血液中血红素与树叶里的叶绿素，其化学结构也很相似。　　真是大至宇宙，小至原子，从动物到植物，从人到细菌， 好一个相似的世界！　　这到底是为什么呢？辩证唯物主义告诉我们，外部世界是客观存在的，是互相联系发展的。别的不谈，我们只说这“联系”的一种重要形式就是相似(当然还有对立、变异等形式的联系)。　　原来客观世界不管它多么复杂都可以分解成一定的层次，每一层次又都有一定的单元。这种不同单元和层次的排列组合就是一个复杂的世界。我们观察客观世界时只要像剥竹笋一样一层层剥去，就能发现它们各自间的相似关系，通过这种相似关系就能发现制约每一层次的规律。比如宏观宇宙间，众星围绕太阳运动是一个相似的层次，有开普勒定律管着；而在微观原子内，核外电子是一个相似层次，其作用力是电磁力；再深入到原子核中，质子、中子等又是一个相似层次，其作用是强相互力和弱相互力。原子组成分子，分子组成各种物体，组成地球；众星又组成太阳系；很多个星系又组成银河系等。这样一层一层组成世界。但是层次再多，我们只要找到其中的一层，就可以找到其中相似的联系。正如，世界上的人有几十亿，但总可以分为少年、青年、中年、老年等几个层次，只要是青年人，他们之间总有一些相似的联系。　　在人对自然的探讨中，无论是牛顿还是达尔文，阿基米德还是爱因斯坦，他们都是力图通过一些相似的现象去发现其中的联系，然后概括出某个层次上的规律。不过有的人只能在低层次、浅层次发现规律，管得范围小一些；有的人可以在高层次、深层次发现规律，管得范围大一些。当伽利略在比萨斜塔上一站时，他发现了地球上的自由落体定律，而1866年当牛顿迎着凉爽的秋风，在苹果树下仰望明月时，苹果与月亮的相似，使他发现了万有引力，完成了人类认识自然的第一次理论大综合(天、地间规律的综合)；当1847年焦尔分析了电、机械、化学等运动的做功发热的相似性时，确定了能量守桓定律，完成了人类认识自然的第二次理论大综合；当1873年麦克斯韦发现光、电、磁都是波的相似性时，将它们统一起来，建立了电磁理论，完成了第三次理论大综合。科学史上的第四次理论大综合，是迄今完成的一个最高层次，即1905年到1915年爱因斯坦创立的相对论。它揭示了“尺缩钟慢”、“质能互变”等时间、物质在空间和运动中的相似变化，揭示了它们之间的本质的统一。　　看来，自然界的事物常以相似(不是相同)关系来体现它们之间的联系，而抓住这种联系也就发现了规律。　　人们在对相似规律的运用中又常表现为几种方式。一是，从横向看，通过相似形的扩大来加大研究的深度广度。比如我们常见的白光，在牛顿之前，认为是一色的。牛顿第一次用三棱镜分出从红到紫的七色，创光谱学，光的范围由一段到七段，以后的研究者又向两边做相似形的扩大，紫外又有x光、γ射线、β射线，红外又微波、电视波、无线电波，不断扩大战果，就出现一个大的相似系列。