14 英国之旅
果在他回到帕萨迪纳以后开始表现出来了。在几个月时间里,他写出了一系列论文,这些论文总结了他的互补性理论以及他在巴黎报告过的金属结构新理论;进一步论述了抗体的作用,氢化铀的结构,纤维性硫的稳定性,双价氧的键能以及血红蛋白的结构,X射线对果绳的作用,等等。文章所涉及的主题从科普性的“今日世界与化学”到专业性非常强的“类胡萝卜素的顺、反异构性”,分别发表在法国、德国、英国和美国的杂志上。从1948年到1949年的两年内,他发表文章的总数达到创记录的30篇。
在这些数目众多的论文中,有一组文章特别引人注目。这组文章报告了鲍林领导下的研究镰状细胞贫血症病因的小组所取得的成果。
得到这个结果并不容易。鲍林的看法是,变异的镰状细胞血红蛋白之所以在脱氧后发生结晶现象,是由于细胞的结构发生了变化。然而在很长的时间内,从医学博士转过来研究化学的青年学者依泰诺(鲍林在1946年秋季指派他研究这个问题)却找不出正常人的血红蛋白与镰状细胞贫血症患者的血红蛋白在结构上的重要区别,它们有相同的细胞重量,给出相同的酸基滴定曲线。由于镰状细胞血的供源很难找到,因此他的研究进度就更缓慢了。所有的镰状细胞贫血症患者均为非洲裔美国人,他们大多住在美国南部,在加州难得有几个病例。开始时鲍林和依泰诺尝试与洛杉矶黑人社区的医生达成协议,取得少量的血样;后来有一阵他们劝诱病人直接来加州理工学院供血,付给他们少量酬金。最后鲍林在路易斯安那的图莱恩大学找到一个医生,他可获得大量的这类血液并能满足鲍林的全部研究所需。
一旦拥有充裕的血源,鲍林就让依泰诺观察不同的化学药品对镰状细胞血红蛋白的影响。依泰诺的研究证实,氧气在发生镰状形变的过程中发挥著作用,在一定幅度内减少含氧量会加速红细胞的镰状化。在这一发现的基础上,他们提出了一种快速诊断镰状细胞病的测试法,鲍林和依泰诺还联合写出了第一篇有关这个课题的论文。依泰诺还证实,血液中加入一氧化碳后(一氧化碳会与血红蛋白不可逆转地结合在一起,从而阻止氧气的进入),能够防止红细胞出现镰状弯曲。根据鲍林的推测,所在的变异似乎都局限在血红蛋白分子里。
这个结果说明了为什么正常的血红蛋白和镰状细胞血红蛋白看起来那么相像。原来能够探测到的两者之间的区别只是分子所带电荷的微小差别。依泰诺把血红蛋白分子分割开来,发现这种差别局限在分子的蛋白质部分,即珠蛋白部分,而不发生在含铁的血质部分。对一个很大的分子来说,这只是一个微小的变化。需要利用极为敏感的探索工具才能进行深入的研究。
为了加快研究的进程,鲍林在1947年秋季吸收了另一个博士后研究者加入该项目,他的名字叫辛格。辛格在大分子的物化研究方面比依泰诺更有经验,他还懂得怎样使用一种叫做泰氏仪的新型仪器。这种仪器是战前由瑞典化学家泰赛列斯发明的,它利用分子的电学性质把蛋白质从混合体中分离出来。人们知道,每个蛋白质分子的表面都携带着一组确定的电荷。泰赛列斯据此发明了一种仪器,蛋白质溶液放置在仪器的玻璃试管的中部,试管置于电场之中,一头为正极,另一头为负极。根据各种不同的因素,特别是按照蛋白质分子表面携带的不同的电荷组合,溶液中的蛋白质分子将以不同的方式和速度,被吸引到正极或负极上去。这是一种精巧、轻柔而又精确性很高的分高蛋白质混合液的方法,在分离过程中蛋白质分子不会受到任何损害。在大战期间泰氏仪还很少,而且在市场上买不到,鲍林请斯托特范特为加州理工学院专门制作了一台。
当鲍林在英国访问的时候,理工学院的泰氏仪已经安装就绪并可实际使用了。辛格和依泰诺