1.16 15 酶的情人科恩伯格

15 酶的情人科恩伯格

阿瑟·科恩伯格(1918—2007),美国生物学家。他坚信酶在细胞功能中的作用,一生发现了30多种酶。1959年因为发现DNA聚合酶,获得诺贝尔生理学/医学奖。

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美国生物学家科恩伯格

科恩伯格这个姓的来历

阿瑟·科恩伯格的姓,有一段辛酸的来历。

1900年,在他的父母结婚前,他们因为逃避东欧小镇上对犹太人的迫害,举家迁到纽约。如果他们不是迁到美国,而是一直待在奥地利的加利西亚(后来属波兰),那他们以及他们的孩子都可能在德国集中营中被杀害。阿瑟·科恩伯格父系家庭的名字Queller(也拼为Kweller)属西班牙血统,被他的祖父抛弃。为了逃避兵役,他的祖父冒用了一个已服过兵役的叫“科恩伯格”的人的名字。于是,他的家族就用上了“科恩伯格”这个姓。

在纽约,他的祖父被迫到东部雇佣廉价劳力的底层工厂,当上了一名缝纫操作工,他用微薄的收入维持一大家人的生活,1904年他的父亲结婚后,生活压力更趋紧张。在近30年的拼命工作后,祖父的身体垮掉了。之后,他的父母在布鲁克林的巴斯比曲开了小五金店和家具店。阿瑟9岁时,就开始帮着接待顾客和管理存货,他家的厨房兼餐厅设在商店的后面,卧室在上面。他们的生活总是在贫苦边缘,好在他们逐渐摆脱了债务。

阿瑟·科恩伯格的学习是在非常艰难的情况下,靠着打工和奖学金才勉强完成的。好在他的学习成绩一直十分优秀,加上非常刻苦,这才成为一位著名的科学家。

追求科学发现所奉行的信条

科恩伯格曾告诉华盛顿大学医学院的院长,他本人作为微生物学系主任,主要兴趣是做研究工作而不是教书,院长对此感到震惊。事实上对科恩伯格而言,实验比任何一种形式的教学都更耗费精力和给人以满足感。然而,他还是很高兴有相当数量的正式演讲和认真指导的实验。对于学生,如果不灌输科学的怀疑论以及对新知识的渴求——这些东西应该自然地来源于从事研究的人——教学往往是失败的。对于科恩伯格而言,一年数十次的演讲让他保持对基础课程的新鲜感;对一次实验操作的准备,会偶然打开通往研究的重要通路。

在科恩伯格看来,教学的最大酬劳是每天和研究生、博士后们的亲密接触。100多人花上2~5年的时间在他的实验室里,与他们一起研究酶,并高效应用他们最珍贵的时间资源,每时每刻都投入创造性研究中。

科恩伯格认为获得成功有两种方式:一种是艰难地思索复杂现象,另一种是执著地收集资料。两者都有获得成功的可能。科恩伯格自己和他的学生追求科学发现所奉行的信条是:努力工作、认真计划和不空想,极力反对像梦想家一样在森林里等待灵感。科恩伯格曾经说:

如果对各种各样的烦恼进行排列,多数科学家将把写作排在第一位。因此,科学论文通常要么延期写出,要么匆忙写出,从而降低了他们的研究质量和价值。撰写论文是研究工作的组成部分,并且肯定值得花费时间——花费5%的时间是恰当的。然而,当我看见学生或同事趴在桌上撰写论文,而不是在实验室里忙碌时,我承认我会对此感到不快。也许在白天花时间准备科学报告属于迫不得已,但是为了写一本书而放弃研究工作,这对我来说肯定非我所愿。然而,当我后来自己写了一本书以后,我改变了这种看法。

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科恩伯格写的自传《酶的情人》中译本封面

与偏见作斗争

作为系主任,科恩伯格最难忍受的是必须参加医学院的行政委员会。科恩伯格在这方面缺乏技巧和耐心,所以,医学院和大学的事务是他一直感到头痛的。当科恩伯格有可能被提升为医学院或研究生院的院长时,他对此一点也不感兴趣。

在20世纪60年代,美国学生受到中国“文化大革命”的影响,也发动了一次所谓的“文化革命”,在大学里掀起阵阵波澜,影响了正常的教育秩序。这期间,科恩伯格遇到了一次严重的麻烦。

他批评大学对一个考试总是失败的学生太过纵容了,认为这是很不合理的。原来,这个常常不及格的学生被证实有黑人血统,应该得到照顾。但是科恩伯格认为所谓血统根本就不明显,即使明显也无关宏旨,不能因此在学习成绩上得到什么照顾。结果在教员会议上他受到了批评不说,还被学生指责为种族主义者,并受到黑人学生实实在在的威胁。科恩伯格的一些同事不仅没有团结起来支持他,还私下议论他“缺乏敏感性”,不会“来事儿”。科恩伯格在自传中气愤地写道:

他们怎么能如此麻木?他们知道我在与偏见作斗争,知道我在为受不公平对待的学生而做的长篇报告,以及我对于自由理想的执著。但是,他们抛弃了对学术的忠诚……

学术价值被腐蚀的最后结果是可以预见的。入学委员会处于学生控制下,班级中的20%学生是黑人和西班牙血统。少数成绩优良的申请者受到歧视,因为他们的好成绩被归咎于“有益”的背景。在这些压力下,考试分数消灭了,困难的课程变得可以替换。这些态度渗透学生体内,并支持了同样具有贫乏知识的教师的任选。经过20世纪60年代的“文化革命”后,理智的认识才逐渐被恢复——科学的严谨性是医学进步、临床实践和医生责任感的根基。

奇怪的车牌

酶学方法是一种已被证实的解决新陈代谢基本问题的简单方法,对这种方法的普遍忽视使大家感到非常困惑。在解释复杂现象前,必须了解不同的物质及其相互作用,这一理论已扎根于生物化学的历史中,并且成为常识。早在19世纪,在鉴定某种感染性疾病的致病菌时,罗伯特·科赫就告诉他的学生:必须从所有其他的微生物中分离出起主导作用的微生物。有机化学家也早就知道,为证实某种物质的性质,必须纯化和结晶该物质。近代历史上,“维生素的猎手”们已经发现,不分离出纯净的维生素而又希望发现其代谢和营养作用,在根本上说是不可能的。所以,利用纯净的酶,才能够弄清楚在不同新陈代谢过程中每种酶的分子机制。由于充分认识到纯(净)化的重要作用,他的一个研究生用一个虚拟的汽车牌照表达了这一观点。

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一张特制的加利福尼亚汽车牌照(车牌上的字“PURIFY”就是“纯化”的意思)

轰动一时的“人造生命”

近年来,世界各地又在为美国出现“人造生命”的事情闹得沸沸扬扬。其实这种热闹场面,1967年也在美国出现过。那时沸沸扬扬的主角就是科恩伯格,原因是他的研究团队在试管中合成出了DNA。各个媒体的编辑和记者对在试管中合成病毒的DNA非常兴奋,或许这是因为他们不知道DNA和病毒之间的区别。

病毒作为致病因子引发了一些缺少有效治疗措施的疾病,对于他们来说,病毒比再复杂几千倍的受抗生素抑制的细菌更加可怕。

在新闻发布会上,科恩伯格努力解释这个难懂的问题。病毒DNA没有自己的生命,负载着它的病毒也没有,它不能在细胞外生长和繁殖。然而,病毒DNA有潜在的生命力,一旦侵入细菌、植物或动物细胞,病毒DNA能够通过宿主的复制机器复制几千个与它自己完全一样的病毒。最简单的细胞与一些大而复杂的病毒相似。细胞是活的吗?这没有人怀疑。然而,细胞一旦被剥夺了细胞壁和代谢器官,没有邻近细胞的支持和营养,它们就无法继续生存。在本质上,碳原子—核苷酸—DNA—病毒—细胞—人,这整个上升之链节中被吹入了生命的气息。

但是媒体自有自己的逻辑和关注点,基本上不大理会科学家谨慎的声明。《守护者周刊》对此做了报道:

洛杉矶,12月17日。

科恩伯格,一位伟大生物学家和生物化学家的名字,他突然发现他自己与科赫、艾利希、巴斯德和爱因斯坦这些名字相伴出现在全世界的报纸上。

这个名字的主人对此感到相当不舒服,当他进入斯坦福大学附近的特里西德纪念馆协会,听到电视主持人的喧叫,并看到一堆麦克风和一队记者时,他感到恐慌。

上个星期,由于向国家科学院(NAS)报告了他和两个同事已经成功地合成了有生物活性的遗传物质DNA,他突然变成“神”了。报纸报道“生命已经在试管中被创造出来了”。这真实得足以使外行惊骇,但远不能使专家感到兴奋。

在门外汉抱着负责的态度想给应得荣誉者授予荣誉之前,科恩伯格博士出现了。……

“‘在试管中创造了生命’,是真的吗?”他用这句话作开场白。他摘下了黑色镜框的眼镜,轻轻叹了口气,略作停顿。他说,“定义‘life’和‘liv-ing’,同时使外行和专家都满意是不可能的。关于病毒是不是生命,确实有争论。细菌是活的,或许大部分科学家相信病毒也是。”

……

他还说“我们对DNA化学知之甚少,我们仅是处于一长串基础研究的开端”。但即使如此,这个开端已经“制造一些至今未知性质的遗传物质”,或制造“假的癌症病毒”,以激发免疫,抵抗致病病毒。

最后,讨论了道德问题。“科恩伯格博士,你预见到了吗,你的研究将会与传统道德发生冲突?”他再次摘下眼镜,低头考虑了一下。

然后,他很有风度地回答:“我从未预见我们的基础性知识产生的效益。没有不会被滥用的知识,但我希望,我们对遗传化学知识的充实将会使我们能够更好地控制遗传性疾病。在一个把科学知识用于人类进步的正直社会里,我看不到产生冲突的可能。”

不是所有的反应都是有益的。在一些表现实验室场景的卡通画里,目瞪口呆的科学家看到他们的试管中出现了小矮人。

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1967年12月15日美国某报上的一幅卡通画