12 宏伟计划
学研究中引申出来的一个概念。鲍林把抗体和抗原之间的联结解释成某种精确的分子配合;一种相互补充、丝丝入扣的啮合,使得两者接触面处的原子极端接近,从而形成微弱的范德瓦尔斯力。鲍林的解释为理解其他生物学现象提供了一条途径。鲍林开始意识到,生命在分子层次上看主要地就是一种特异性,就是体内的分子能够辨认某些目标分子,并且只能和这些目标分子相结合。抗体与抗原之间酶与其作用物和基因之间,以及在它们相互生成的蛋白质衍生物之间,都以某种神秘的方式相互辨认并仅与特定的对象相联结。形成这种精巧的生物特异性的机制尚不为人所知,但是鲍林认为,以精确的互补性形状作为研究基点之一的思路为弄清这种机制提供了钥匙。
鲍林认识到,他研究抗体的主要成果是显示了分子结构与生物特异性之间的关系。兰德施泰纳在1943年逝世前,曾要求鲍林为他新版的免疫学专着撰写一章关于特异性的化学基础的内容。鲍林把这一章起名为“分子结构和分子作用力”,其中简明地总结了他关于蛋白质分子能够辨认和联结特定的目标分子的机理,为希望了解有关理论的读者提供了入门性介绍。鲍林强调指出,分子形状是决定一切的。精确的、互补的、丝丝入扣的形状使分子紧密啮合在一起,并通过累积起来的弱键作用联结成整体。而化学反应,正如大多数化学家所认为的那样,都是通过分子间的特定反应而形成强力的共价键或离子键,因此与弱键机制是完全不同的。
发表于1945年的这一章内容,不仅首次阐明了现代结构化学和免疫学之间的关系,而且还首次雄辩地证明了一个事实:在分子层次上发生的大多数甚至是全部的生物现象均可通过创造性地应用公认的化学原理而得到解释。由于这部分内容发表于免疫学的专着中,因此在化学界没有引起多少反响,然而对战后那些读过这本书的青年生物学家和免疫学家却产生了巨大的影响。例如,后来的诺贝尔奖得主。免疫学家乔舒亚·莱德布格认为,这章内容是鲍林所写的最重要的论着之一,对于那些缺乏经验的分子生物学家来说,这是一本帮助他们弄清大量复杂问题的指导书。
把免疫特异性归结为分子能够取精确的互补性形态的思想,既符合鲍林和德尔布吕克在1940年发表的论文中提出的理论,又符合鲍林和莫斯基关于蛋白质结构的设想:蛋白质是由氢键联结起来的有着精确形状的链状分子。然而,这个思想的适用范围已远远超出了免疫学。
1944年,薛定谔(他当时生活在都柏林)出版了一本小册子,书名为《生命是什么?》。由于作者被公认为波动方程之父,故此书出版后立即备受关注。然而这是一本怪书。薛定谔欲把自己富有创见的想象力以一种略带诗意的方式推广到解决重大的生物学问题。在鲍林看来,全书充满了模糊不清的推理。薛定谔在书中提出一个长期以来难以解答的悻论:为什么在趋于最大熵的宇宙中,那些有条不紊的生命系统却能存在并繁殖?他认为不能用经典的物理定律来解释生命现象。于是他提出了一个叫做“负嫡”的新概念。有机物以某种方式从这种尚未发现的物质中吸取能量后,就能抵御瓦解的趋势。在此理论框架内,薛定谔提出基因应是一种能自我复制的“非周期性晶体”。尽管理论本身含糊不清,但这本书在战后时期对年轻的物理学家产生了巨大影响,他们中许多人由此转向了生物学,投身于活体细胞的细胞质研究,期望从中发现新的物理定律。
鲍林认为这本书是“猪食”。没有任何人能证明这种所谓的“负嫡”的存在。基因决不是薛定谔声称的那种“非周期性晶体”,而极可能是蛋白质链,这种结构能够以若干种不同的形式稳定地存在于机体内。鲍林在评论《生命是什么?》这本小册子时说:“薛定谔的热力学讨论非常模糊和肤浅,即