17 三螺旋结构-2
的计算。阿斯特贝里的照片表明,每隔3.4埃就有一次强烈的反射——根据鲍林的计算,这大约等于他对纤维方向上一个核酸片段所估计尺度的三倍。三条不同的核酸构成循环组,这种可能性很小;三链结构似乎更容易解释不断循环的现象。他计算了密度,表明如果有三条链,那么它们就一定要紧密地捆绑在一起,因为只有这样才能符合观测到的分子量数据。不过,这还是可能的。在鲍林研究DNA时所用的第一页纸上,他一共作了五行简单的计算,他写道:“也许我们得到的是三链结构。”
随后,他又马上迷上了这样一种想法:三条链相互缠绕在一起,磷酸处于中央的位置。他一面画草图,一面作计算,很快就发现,这样做,沿着纤维的方向,将无法像阿尔法螺旋那样形成氢键将缠绕的链固定下来。要是没有氢键,那么是什么东西维系着分子的形状呢?他看到,有一个地方可形成氢键,那就是穿过分子的中央,从磷酸到磷酸。这是一种出人意料的想法,不过还有其他事情似乎需要想清楚。鲍林在作了整整六页计算后,写道:“注意,每条链每转过一圈,大约有3个残基,一共有3条链互相紧密地缠绕着,在各个Po4之间是用若干氢键连接起来的。”唯一的问题在于,分子的中央好像没有足够的空间,因为在那里各个磷酸是紧挨在一起的。当夜,他只好放下手中的铅笔了。
三天以后,他又回到了这一个问题。根据阿斯特贝里的数据,DNA相对来说是一种比较紧密的分子,因此中央部分是包裹得严严实实的。试图将三条链中的磷酸全部挤压到阿斯特贝里确定的狭小空间里,就像是把童话中灰姑娘后母所生妹妹的双脚硬要伸到灰姑娘的一只玻璃舞鞋里一样,无论如何是办不到的。“排列成柱状的Po4为什么相互挤压得这么紧密呢?”他绝望地写道。要是阿斯特贝里对距离的估计值能放大一点,那就万事大吉了。但是,鲍林不能这么干,因为他不能偏离阿斯特贝里的数据太厉害。随后,鲍林又尝试着让磷酸四面体作一点变形,让几条边变得短一些,另外几条边加长些,再来看一看是否装得下。看上去情况要好一点,但仍然办不到。鲍林只得又一次停了下来。
接下来,鲍林吩咐一名助手去化学系资料室查一查有关的文献,只要是核酸的X光晶体衍射的资料就全部收集起来。除了阿斯特贝里和挪威晶体学家斯文·弗伯格的工作外,并没有多少资料可参考。斯文·弗伯格曾在伯纳尔的指导下工作过,他曾发现DNA中碱基的方向是与糖的方向垂直的。任何资料都没有详细说到嘌呤或嘧啶的结构,更不要说是核酸的结构了。
12月2日,鲍林再次对这一课题发起了冲击。满满九页纸上全是图形和算式。他苦苦地思考着,得到了某种似乎是可能的想法。“我让磷酸尽可能地挤压在一起,又尽量让它们变形,”他在草稿纸上记下了这样的话。尽管有些磷酸中的氧在分子中央挨得非常近,彼此之间不那么宽松,但是它们装配起来的方式还是无懈可击的。此外,鲍林还看到,最中间的氧挤压在一起,构成了几乎是完美无缺的八面体形状,这是晶体学中最基本的形态之一。其构造极为紧密,各个零件都排列得井井有条,因此,这种结构必定是正确的。这离开他第一次坐下来研究这一问题还不到一周。
第二天,鲍林兴奋地给一位同事写信:“我现在认为,我们已经为核酸分子找到了完整的结构。”在接下来的几周时间里,每天上午他都要从他在克莱林实验室的二楼办公室走到舒梅克的办公室。“他的情绪很激动,”舒梅克回忆道。鲍林迫不及待地向这位年轻人滔滔不绝地介绍了自己的思想,扯着嗓子谈论自己的思路,一面还不断地核对和修改自己的模型。他开始与科里合作,旨在详细地刻画这一精细的结构。
然而,麻烦又来了。科里对原子的位置作了认