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简单性的要求有时会成为一个陷阱——德尔布吕克的成功和失误

真理引起了反对它自己的狂风骤雨，那场风雨吹散了真理撒播的种子。

20世纪科学史上有一段趣话，很让物理学家扬眉吐气。

1962年6月，在德国科隆新成立的一个实验遗传研究所的开幕式上，丹麦物理学家玻尔（Niels Bohr，1885—1962；1922年获得诺贝尔物理学奖）应邀发表了一次演讲，题目是《再论光和生命》。上面提到的“一段趣话”，就与这次演讲有关。事情要追溯到1932年8月的某一天，那一天玻尔在丹麦哥本哈根召开的国际光会议上作了题为《光和生命》的演讲，一位从德国柏林来的年轻物理学家德尔布吕克（M.L.H.Delbruck，1906—1981）也听了这次演讲。他来哥本哈根原打算跟随玻尔学习物理学的，但受了玻尔演讲的影响，决心改行从事遗传学研究。玻尔在演讲中说：

“在较狭窄的物理学领域中得到的结果，可以在多大程度上影响我们对于生物在自然科学大厦中所占地位的看法？”

接着，玻尔分析了互补原理在生物学研究中的地位、价值。他指出：

由于存在这种本质上的互补特点，力学分析中所没有的目的概念，就在生物学中找到了一定的用武之地。确实，在这种意义上，目的论的论证可以认为是生理学中的合法特点。

后来德尔布吕克在纪念玻尔第一篇《原子结构》论文发表50周年纪念会上，曾回忆起这段有趣的经历：

我在火车站遇到前来接我的罗森菲尔德，我们径直向议会大厦奔去，那儿正在举行开幕式。……也许我和罗森菲尔德是那时唯一认真对待玻尔演讲的两个人，这种严肃的态度决定了我此后的事业，我决定改变研究方向，想到生物学里看一看玻尔说的一些到底是不是真实的。

改行研究生物学后，德尔布吕克先充分利用物理学中已经十分成熟的科学思想和方法，迅速取得了辉煌的成就，还于1969年因“发现病毒的复制机制和遗传结构”获得诺贝尔生理学奖。有人开玩笑说：

“德尔布吕克改变职业是玻尔1932年这次演讲最大的成就。”

有一些物理学家也不无得意地说：

“如果你在物理研究中江郎才尽，做不出成就，那就改行吧！去研究生物、化学……”

这当然是开玩笑的话，不必较真。

1906年9月4日，德尔布吕克出生于德国柏林，他是家中7个小孩中最小的一个。他父亲叫汉斯，是柏林大学历史系教授，叔叔是大学神学教授；母亲林娜是德国化学巨擘李比希（Justus von Liebig，1803—1873）的孙女。可以看出，德尔布吕克是真正书香门第之后。家庭熏陶，对他日后的成功肯定有潜移默化的影响。

由于父亲是大学教授，因而家庭比较富裕，可以在郊区宁静、美丽的居住区购置寓所，这是当时德国富裕家庭的惯例。因此，德尔布吕克从小就在美丽的大自然里成长、接受教育。

但是在青少年时期，却适逢第一次世界大战给人类带来巨大不幸的悲惨时代。残酷的战争带来了饥饿、寒冷和死亡；战后经济的崩溃又给德国带来了大萧条和极度的贫困。虽说他们家还算幸运，但残酷的现实生活，也不可能不影响到敏感的德尔布吕克。

德尔布吕克由于受家庭的影响，从小就对科学有极大的兴趣。很可能是郊外无垠的夜空中群星闪烁，激发了他无限的遐想，因此天文学成了少年时期的梦想。在读完了小学、中学和预科学校之后，他以优异的成绩考进了德国著名的高等学府哥廷根大学。

小学的自由生活、严格的中学和大学的生活，反差是如此之大，使许多学生几乎失控。教授们根本不在乎学生听不听课，也没有人来检查大学生的学习情形。于是一些大学生高兴地将大部分时间用在饮酒、击剑上去了，但不满20岁的德尔布吕克却充分利用大学的自由，遨游在知识的大海洋中。

开始的时候他以天文学为自己的主修专业，但到了上研究生的时候，他的兴趣又移到理论物理上来了。这并不奇怪，因为当德尔布吕克在大学学习时，正是物理学处于“激动人心的时代”，量子力学异军突起、崭露头角，而哥廷根大学那时有玻恩（Max Born，1882—1970；1954年获得诺贝尔物理学奖）、弗兰克（James Franck ，1882—1964；1925年获得诺贝尔物理学奖）两位量子力学的功勋人物，使这所大学成为当时世界量子力学的研究中心之一，还有那位传奇式人物希尔伯特（David Hilbert，1862—1943），不时制造一些有关量子力学的奇闻，更使得心轻气盛的德尔布吕克决心在量子力学中大显一次身手。

1930年，24岁的德尔布吕克获得了哥廷根大学的理论物理哲学博士学位。这以后，他在3年多的时间里，先后到瑞士的苏黎世、丹麦的哥本哈根等地访问、进修。1932年8月，他得知玻尔将在哥本哈根作《光与生命》的报告，立即赶到哥本哈根。玻尔的报告实际上提出了一个问题，即要把生物学研究提高到分子水平。德尔布吕克认真听完了玻尔的报告以后，萌发了投身于生物学研究的想法。不过，他还没有立即转行。这以后他曾与德国著名化学家哈恩（Otto Hahn，1879—1968； 1944年获得诺贝尔化学奖）和理论学家迈特纳（Lise Meitner，1878—1968）一起工作，研究放射性化学。

1933年在德国举行的一次会议，对德尔布吕克的思想有更进一步的影响。这次会议在柏林举行，议题是“基础物理学的未来”。讨论得出了3个结论：1、物理学在最近一段时期，提不出有意义的研究课题；2、生物学中需要解决的问题最多；3、估计一些物理学工作者会转入生物学研究领域。

这次会议之后，德尔布吕克更加坚定了自己离开物理学的决心，而将揭示生命之谜的诱人前景作为自己今后科研的方向。一位研究者离开自己已熟悉的本行，转到一个陌生的领域去开拓，这本身就需要义无反顾的勇气。这正是：

进入一个新的学习领域，最关键的问题是从哪里切入？德尔布吕克转行到生物学研究中去，有优势，也有逆势，他必须冷静地权衡这一切，才能作出明智的选择，走向成功。在德尔布吕克决定转行的前几年，美国生物学家缪勒（Hermann Joseph Muller，1890—1967；1946年获得诺贝尔生理学和医学奖）用X射线照射引起基因的突变，这是用物理学手段研究生物学的最佳例证。除此之外，德尔布吕克还认为，用他已掌握的数学和物理知识，以及物理学中成熟的思想方法，投身到生物学研究中去，一定会异军突起，获得意外的成功。他也知道，自己缺少的是生物化学知识，但这也许是一种优点，正如法拉第因为数学知识差，反而有益于电磁学研究一样。

德尔布吕克在详细分析了生物学研究状况后，决定从遗传学领域来研究和揭示生命的本质。根据缪勒实验的启示，德尔布吕克认为：基因有可能是一种化学分子，并与化学分子类似具有某种稳定性。这一观点在今天看来，简直是再普通不过的一点常识，基因不是某种化学中的分子，还能是什么呢？但是在20世纪30年代经典遗传学一统天下的时候，这可是一个非同一般的新奇观点。经典遗传学只把基因看成是决定性状的一种抽象单位，从来没有明确地把它看成是一种化学实体。今天看来不免觉得可笑，但当时就是如此。难怪有人说：

经典遗传学家被看成是围着遗传学的边缘细细咬嚼，而不力图触及遗传学的靶心——遗传分子的本质，以及遗传分子的自催化和异催化手段。

当研究者确信基因是一种化学分子以后，遗传学就发生了本质上的变化：经典遗传学走向了分子遗传学。德尔布吕克带着他那理论物理学家的优势和锐气，成了这一重要转折的关键人物。

1935年，29岁的德尔布吕克发表了一篇题为《论基因突变和基因结构的本质》的纯理论性文章，从此他在生物学中崭露头角，受人瞩目。他的这篇文章，建立了遗传基因的原子物理模型，并正式倡导了“遗传基因的高分子学说”，使理论遗传学从此打上了物理学的烙印。

后来，德尔布吕克的好友、量子力学创始人之一薛定谔（Erwin.Schrö dinger，1887—1961，1933年诺贝尔物理学奖获得者）看了这篇论文后，接受并发挥了德尔布吕克的思想，写出《生命是什么？》（1944年）一书。在这本书中，薛定谔建议用明确的物理定律来研究活细胞和遗传过程，向那些想到新领域开拓的物理学家们，预言了一个即将开始的生物学研究新纪元。

1937年，德尔布吕克在哥本哈根的一次小型讨论会上，作了《生命之谜》的演讲，他将病毒的复制与细胞分裂、动植物有性繁殖过程作了一个精彩的对比，引起与会者的高度重视。回国后，希特勒正在实施他的恐怖政策，大批知识分子对德国的未来感到恐惧与失望，纷纷逃往国外，德尔布吕克在同一年的秋天，携家眷逃到美国。他不是犹太人，但他的一个亲人因对纳粹政策不满而惨遭杀害，于是在祸殃池鱼的危急形势下，走为上策。

德尔布吕克有洛克菲勒基金会的赞助，选择了加州理工学院作为今后研究生物学的基地。这个选择不奇怪，因为这所学校有摩尔根（Thomas Hunt Morgan，1866—1945）开创的遗传研究所。我们一定知道，摩尔根用果蝇作遗传研究，取得了辉煌成就，而摩尔根本人也于1933年“因发现染色体在遗传中的作用”而获诺贝尔生理学奖。

对于一个物理学家来说，他们总是习惯于从最简单的对象着于研究，并把这种方法视为最基本、最重要的方法。例如力学研究始于“质点”，热学研究始于“理想气体”，电学研究始于“点电荷”等等，那么研究生命奥秘的“质点”应该是什么呢？的确，物理学家在长期成功的研究中，练就一身化繁为简的好本领，真是十分了得！德尔布吕克用他那“火眼金睛”一瞧，就深感遗传学家们喜欢和重视的研究对象诸如玉米、豌豆、果蝇……实在不宜于作遗传学研究的模本，因为它们都不满足简单性的要求，不是遗传学研究所需的“质点”。德尔布吕克决心重新确定一种研究对象，它既能满足最简单的模型的要求，又具有足以代表生命最本质的特征。这是什么呢？

经过慎重考察，德尔布吕克和他的同事们找到了这种“质点”，那就是噬菌体（bacterio Phage）。噬菌体是一种侵犯各种细菌细胞的病毒，它像所有病毒一样，由一个蛋白质外壳和包在里面的核酸组成；核酸通常是DNA，但也有RNA^[2]。每个噬菌体的形状有点像一个注射器，它先用较细的一端吸附在细菌细胞的外膜上，然后将它自己的核酸“注入”细菌细胞，它的蛋白质外壳则仍然留在细菌的外膜上。噬菌体的核酸一旦注入细菌体内之后，这核酸就会发出指令，令细菌体内的细胞装置产生病毒所需的新的DNA和新的蛋白质外壳，每次组装成50～100个新噬菌体，释放出来后，又继续感染其他细菌。由此可见，噬菌体只能寄生在其他细胞上，利用自己的遗传信息进行繁殖。

德尔布吕克非常敏锐地觉察到噬菌体的价值，用它来研究生命本质和解释生命现象是再合适不过的了。这是因为：（1）噬菌体极易生长；（2）一个很小的空间就可以培养数以万计的噬菌体；（3）更新换代时间极短，20～30分钟即可繁殖一代；（4）组成极简单，仅有两种生物大分子——蛋白质和核酸；（5）最后，它虽然简单，但仍有生命最本质的特征——自我复制。

由以上5点分析可知，用噬菌体做实验以观察核酸和蛋白质在繁殖过程中的变化，既简单又精确，实在是最理想的研究材料了。摩尔根钟爱的果蝇与噬菌体相比较，则有许多无法避免的缺点，而不适于对生命本质作更深入的研究。

由于德尔布吕克的热情宣传，他终于在美国组成了一个研究集体，人们称之为“噬菌体小组”（Phage group）。由于多个方面的原因（战争、敌侨、不信任……），德尔布吕克几乎没有得到什么资助，但凭着他的无坚不摧的精神，他的研究小组终于取得了重大进展。大约在1945年以前，他们已经证实由于细菌对噬菌体的敏感，使细菌中可以产生抗噬菌体的变种；还发现了噬菌体复制机理，而这复制的机理又无一例外适用于所有病毒。这就是说，由于他们的开拓性研究，奠定了分子生物学这门新学科的基础，为生命科学带来了革命性的进展。这对于人类科学事业是一个巨大的贡献。

1946年，德尔布吕克和美国生物学家赫尔希（Alfred Day Hershey，1908 —1997）各自独立地发现，不同病毒的遗传物质可以重新组合，变成一种同原来病毒都不相同的病毒。这一发现创立了分子遗传学，历经20多年的考验，德尔布吕克的研究成果终于得到确认。

1969年，德尔布吕克和赫尔希、卢里亚（Salvador Edward Luria，1912— 1991）共同分享诺贝尔生理学奖。

中国有句成语：“成也萧何，败也萧何。”用在德尔布吕克身上，倒有几分合适。德尔布吕克由于具有一个理论物理学家的素质和修养，使他在进入生物学研究领域后受益不浅，连续取得了重大成就；但是，也正因为他是一位研究物理学的博士后，他天生就缺乏生物化学方面的修养，而这又使他多次失误，让真理从他的鼻子尖上溜走了，成为他终生的憾事。

德尔布吕克到美国后不久，就遇到了一个志同道合的朋友，那就是来自意大利的微生物学家卢里亚。卢里亚原来在巴黎巴斯德研究所时，就一直研究噬菌体，1940年来到美国后，恰好碰上德尔布吕克想以噬菌体作为研究遗传学的理想材料，加之两人都是“敌侨”，又都说德语，于是他们成了天生的一对合作研究者。他们两人在确凿的实验基础上，又通过漂亮的数学论证，清晰优美地证实细菌具有“自发突变”的本能。这一实验其实是一个判决性实验，证实了DNA是遗传物质。但完成这一实验的德尔布吕克却不承认DNA是遗传物质，甚至在有人指出这一点时，他仍然坚持错误，不为所动。这真是科学史上一段精彩的故事。为了让读者能领略这种“精彩”，我们还得把话题稍稍扯远一点。

我们知道，经典遗传学已经揭示出基因就在染色体上，而染色体的化学成分主要是蛋白质和核酸。那么，究竟是蛋白质，还是核酸才是基因的物质载体呢？关于这个问题，科学家经历了一段颇为曲折的认识过程。

早在20世纪20年代，英国微生物学家格里菲斯（Frederick Griffith，1879—1941）在研究肺炎双球菌的转化实验中，就明确发现有一种物质，当它从一种细菌转移到另一种细菌中以后，竟然可以改变后者的遗传性状。这在当时真是一项惊人的伟大发现！但那时候科学家们普遍认为，细菌太微小、太原始了，它不可能含有基因。于是格里菲斯的重大发现根本不为人们重视。更让人怆然泪下的是，在1941年德国对伦敦进行大轰炸时，格里菲斯被炸死在实验室里，因此他至死也不明白正是他预示了现代分子遗传学的到来。

在格里菲斯之后，一位加拿大出生的美国细菌学家奥斯瓦尔德·艾弗里（Oswald Theodore Avery，1877—1955）接着做出了更重要的发现。1913年，艾弗里是纽约洛克菲勒医学研究所的细菌学家。那年美国有5万人死于肺炎双球菌，他的母亲也因此死亡。艾弗里非常希望弄明白：为什么这种球菌可以杀死一些人，而另一些人感染了却不会死去？于是他决心弄清楚是什么物质决定了细菌的毒性。当时医学界普遍认为，带有毒性（或决定毒性）的最基本物质一定是蛋白质。但艾弗里经过确凿的实验证实，决定这种毒性的物质是纯粹的DNA，根本不是蛋白质。这是一个关键性的进展，明确证实了蛋白质并不是遗传的物质载体，遗传的物质载体非DNA莫属了！这也就是说，DNA才是真正的遗传学基础。这一实验结果于1944年公布。

但是，即使有如此确凿的实验可以证实，人们囿于偏见仍然怀疑：这么简单的DNA难道可以承担如此艰巨、微妙、复杂的遗传任务？他们还怀疑艾弗里的实验样品中很可能有少量蛋白质的残留物。

唉，怀疑本是科学家的尚方宝剑，用它可以剔除愚昧、错误、偏见等，但怀疑本身如果被偏见蒙蔽时，这支尚方宝剑却可以扼杀多少天才的思想、发现！

在怀疑艾弗里正确结论的人里，绝不都是思想僵化或无能之辈。例如，德尔布吕克就不相信艾弗里的理论。特别值得指出的是，1943年5月的一个下午，那时德尔布吕克正在校园里散步，正好艾弗里也在校园里思考问题，于是两人就正在研究的课题闲聊起来。艾弗里谈到关于DNA是遗传的物质载体的实验发现，德尔布吕克惊讶地说：

“是吗？我刚收到我一个哥哥的来信，谈到他最近的新发现，而且与您刚才说的如出一辙……”

“那您的看法呢？”艾弗里不免性急地问。

德尔布吕克的观点使艾弗里大失所望。德尔布吕克认为DNA是一种“乏味的随性大分子”，根本不可能承担遗传物质载体这样重要的角色。

艾弗里见德尔布吕克如此坚决，嗫嚅了一下，终于没再多说什么。也许艾弗里想说，你们这些噬菌体小组的成员呀，大都没有深厚的生化知识根基，何以在探讨如此复杂的生物学问题时，不多听一下别人的意见，而是如此斩钉截铁似的不容商量呢？

遗憾的不仅是德尔布吕克失去了一次发现真理的绝好机会，而且由于艾弗里在1955年不幸去世，未能获得诺贝尔奖的桂冠。如果他再多活几年，他应该会获得此殊荣的。当然，如果科学界能早些接受艾弗里的正确见解，他也许会在生前夺冠。我国学者方舟子在一篇文章中写道：

“科学类诺贝尔奖授予了不配获奖的人，错过了应该获奖的人，也是屡见不鲜的。生物的遗传物质被证明是脱氧核糖核酸（DNA），这称得上是20世纪最重大的科学发现之一，但是其发现者美国生物化学家奥斯瓦尔德·艾弗里却没有因此获得诺贝尔生理学或医学奖。……以艾弗里的性格，他应该不会渴望获得诺贝尔奖。他也不需要靠诺贝尔奖为自己增辉。分子遗传学的历史要从艾弗里艰苦卓绝的伟大实验讲起，今天没有哪个生物系的学生会不知道艾弗里的实验，而大多数诺贝尔奖获得者的工作又有多少人知道？有的人获得诺贝尔奖，是为自己增辉，有的人获奖，却是为诺贝尔奖增辉。艾弗里没有获得诺贝尔奖，应该是诺贝尔奖的遗憾，而不是艾弗里的遗憾。”

除此以外，德尔布吕克的简单性思想虽然盛誉一时、名扬一方，但当这种思想被夸张、放大时，它必然又会反过来损害、阻碍科学的发展。麦克林托克（Barbara McClintock，1902—1992，1983年获诺贝尔生理学和医学奖）就是深受其害的一位诺贝尔获奖者。在20世纪中期，正是噬菌体学派异军突起之时。他们提倡将物理学中最有效的“简单性思想”用来研究生物学，将非决定论、还原论思想带进生物学。因此，生物学的研究必须从最简单的对象入手，而噬菌体就是一个最理想的简单模型。一时间，噬菌体小组威风八面，影响遍及全美国各个角落。

这时麦克林托克却反其道而行之，用玉米作为研究遗传奥秘的对象。当时生物学家们普遍认为，麦克林托克正可悲地走在一条错误的研究道路上。因为玉米是一种高等真核生物，生长周期过长，一年才熟一次（噬菌体20分钟繁殖一代！）；而且玉米是一种驯化植物，几乎没有野生型，因此从中引申出的一些概念、思想，在分子生物学家看来恐怕没有普遍的意义。因此，当麦克林托克沉浸在玉米研究上时，几乎所有的研究者都远离了她，狂热般地拥向噬菌体。

噬菌体小组的活动场所经常在冷泉巷，而麦克林托克则几乎很少离开冷泉巷。这样，德尔布吕克当然十分熟悉麦克托克的研究方向、内容。尽管他十分尊重麦克托克，但认为她只代表了一种过时的传统，从她那儿不会学到什么东西。德尔布吕克甚至于对人说：

“在理解真正重要的遗传学问题时，生物化学可能是无用的。”

当生化学家想通过研究酶是如何合成和作用以了解遗传的本质、奥秘，德尔布吕克认为这种研究都是误入了歧途，由此可知他对麦克林托克的研究，完全感到多么“痛心”和“遗憾”。德尔布吕克甚至极端地认为，遗传学基本单位可能会服从物理学新定律。他的雄心壮志就是要寻找这一“物理学”的新定律（而不是生物学的！）。事实证明，这个“物理学”新定律寻找的彻底失败，好在他由此发现了生物学中的新规律。但他并没有由此明白自己在思想方法上的偏见。

美国作家E.F.凯勒在为麦克林托克写的传记《情有独钟》一书中写道：

“幸运的是，并不是每个人都抱有像德尔布吕克那样的偏见”

麦克林托克就没有“德尔布吕克那样的偏见”，后来她终于在1983年81岁高龄时获得了诺贝尔生理学奖。因为她的高寿，艾弗里的悲剧没有在她身上再现。

1953年以后，德尔布吕克急流勇退，离开了分子生物学的研究方向。其原因恐怕还是因为他缺乏系统生化知识和技能的训练，无法再在一个方向上深入下去。于是他又转向一个新的研究领域，想在新领域里“找回自我”。这次他寻找的领域是“感觉生物学”，研究的对象确定为一种单细胞真菌——须霉。他仍然试图以研究噬菌体的老路来研究，结果很不成功。原来跟随他的几个学生，只好先后离他而去。而正好在他毫无作为地研究感觉生物学时，分子生物学正进入突飞猛进的新时期，新的巨大突破不断涌现。