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在螺旋结构的中心,带有负电荷的磷酸基团很可能是通过镁离子结合起来的,其结合方式如上图所示
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我们一边吃着醋栗馅饼,一边思索着:模型中的多核苷酸链究竟是一条还是两条?又或是三条甚至四条?很快我们就放弃了只有一条螺旋的想法,因为这明显不符合我们手头的实验数据。至于多条多核苷酸链之间通过什么作用力结合在一起,最好的猜测是盐键。在这种盐键里,两价正离子(例如:镁离子)可以将两个或更多的磷酸基团结合到一起。然而,没有任何证据可以表明富兰克林的DNA样品中有任何两价离子。这就意味着我们的盐键猜想是一种冒险行为,很可能会成为一个容易受人攻击的破绽。但另一方面,还没有充分的证据可以推翻我们的猜测。[80]如果伦敦国王学院的研究小组中有人曾经考虑过建构模型的问题,他们肯定就会追问我们究竟是哪一种金属离子。在这个问题上,我们仍处于一个很难给出答案的尴尬局面。幸运的是,我们把镁离子或者钙离子嵌进糖和磷酸骨架中后,立刻得到了一个美妙精致的结构,而它的正确性无可争辩。
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模型制作的初期,我们进行的并不顺利。虽然我们的模型只涉及15种原子,但由于我们能用的夹子非常简陋,用它们固定各种原子,很难使原子之间保持正确的距离。更加糟糕的是,搭建过程中我们发现最重要的几种原子之间的键角无法确定。这确实不是一件好事。鲍林解决蛋白质的α-螺旋结构的关键在于他掌握的一个知识:肽键是在一个平面上的。而令我们感到恼火的是,有充分的证据表明,在DNA中将核苷酸结合起来的磷酸二酯键的形状是多种多样的。至少,从我们的“化学直觉”来看,磷酸二酯键似乎不存在比所有其他构象都更简单、更优美的构象。
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不过,在茶歇之后,我们还是设计出了磷酸二酯键的一种可能形状,这使我们又重新振奋起来。我们把三条多核苷酸链沿螺旋轴每隔28埃绕一周相互缠绕起来,从而制作出了一个晶体学模型。这个模型看上去也符合威尔金斯和富兰克林的X射线衍射图谱。克里克从实验台边慢慢往后退,细细地欣赏着、琢磨着这个模型,很显然,对于下午取得的这个成果他有点沾沾自喜。尽管有几个原子显得有点拥挤,看上去不那么舒服,但不管怎么说,我们毕竟才刚刚开始制作模型!相信只要再有几个小时,我们就可以拿出一个可以用来展示的模型了。
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克里克关于他们的三螺旋模型备忘录的第一页
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英国医学研究理事会生物物理实验室部分成员在一年一度的板球赛中,摄于20世纪50年代。从左至右分别为:莫里斯·威尔金斯、威利·西兹、布鲁斯·弗雷泽(Bruce Fraser)、雷蒙德·戈斯林(后排站立者)、杰弗里·布朗(Geoffrey Brown)
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在“翠扉”吃晚饭的时候,我们都沉浸在愉悦的气氛之中。虽然奥迪尔听不懂我们在谈论什么,但是她还是为克里克在一个月之内将要取得的第二次胜利而感到兴奋。如果以后都可以像这个月这么顺利,那么他们很快就会变得富裕起来,很快就能买一辆自己的汽车了。一直以来,克里克都认为,即便是用最简单的语言,也不可能教会奥迪尔懂得多少科学知识,而且那也不会带来什么好处。因为,奥迪尔有一次曾对克里克说,重力作用只存在于离地球大约3 000米以内的空间里,自那之后他们就再也不讨论科学了。奥迪尔从小在修道院接受教育,因此她不仅不懂科学,也拒绝接受科学,任何想要往她脑袋中塞入一些科学常识的尝试都注定要失败。对她来说,能够学会加减法,知道怎么数钱也就足够了。
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于是,我们的话题转到了一个学艺术的女大学生身上,她马上就要嫁给奥迪尔的朋友哈特穆特・韦尔(Harmut Weil)了。这多少令克里克觉得有些扫兴,因为他的朋友圈将因此失去一个最漂亮的姑娘了。韦尔本人身上也有一些令人难以捉摸的地方。他在德国求学的大学有一个传统,他们相信决斗是解决问题的最终手段。[81]而克里克有一个特殊的本事,他能让剑桥大学的姑娘心甘情愿到他的相机镜头前来搔首弄姿。
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一天早上喝咖啡前,克里克闯进了实验室,打断了我们关于女人的遐想。我们又开始摆弄起原子模型来,我们把其中几个原子的位置移近一些,又把另外一些原子的位置拉出一些,很快我们面前的三核苷酸链模型就变得相当优美了。很显然,下一步的工作就是要利用富兰克林测定的定量指标来对它进行检验。我们相信这个模型和X射线衍射图像不会有太大出入,因为所有基本螺旋参数都是我们精心选择好的,它们能够很好地拟合那次学术会议上介绍的情况(这些我早就告诉了克里克)。如果这个模型是正确的话,那么它就能够准确地预测各种X射线衍射图像的相对密度。
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于是,我们立即给威尔金斯打了个电话。克里克向他解释了运用衍射理论快速检验各种不同DNA模型的方法,他还告诉威尔金斯,我们俩人刚刚制作了一个模型,它很可能就是我们一直期待的答案,希望他最好马上来亲自看一看。可威尔金斯并没有说定一个确切的日期,只告诉克里克说他有可能在那周的某一天过来。刚放下电话,肯德鲁就来了,他想了解一下威尔金斯对我们取得的新进展有什么反应。克里克觉得一时很难说清楚。看上去,威尔金斯对我们正在做的事情好像无动于衷。
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然而就在那天下午,当我们正在继续摆弄模型的时候,威尔金斯从伦敦国王学院打来了一个电话,说他将在第二天上午乘10点10分的火车从伦敦过来。而且他的同事西兹也将一起过来。他甚至还告诉我们,富兰克林和她的学生雷蒙德・戈斯林也将同车抵达。很显然,他们对我们得到的结果非常感兴趣。
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双螺旋(插图注释本) 13 出师不利
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雷蒙德·戈斯林,摄于20世纪50年代早期
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那一天,威尔金斯乘出租车从火车站来到了我们实验室。通常他都会选择搭公共汽车,但这一次有所不同,一方面,乘坐出租车的费用可以由四个人分担,更重要的是,站在公共汽车站台上与富兰克林一起等车会令彼此都很不自在,本来就令人不快的气氛只会变得更僵。威尔金斯对富兰克林的好意提醒全都是白费唇舌。即使现在可能会因失败而大丢面子,富兰克林对威尔金斯也仍然不理不睬,反而把注意力都集中到了戈斯林身上。到了剑桥大学后,威尔金斯往我们的实验室里探了探头,打招呼说他们四个人都到了。显然,这种试图展现他们团结形象的努力微不足道。气氛很凝重,场面也有些尴尬,威尔金斯试图先闲聊几分钟让大家放松下来,但是富兰克林并无此打算。她来这里并不是为逞口舌之快,她只想尽快知道事情的究竟。
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这一天是克里克表现自己的大日子,佩鲁茨和肯德鲁都不想喧宾夺主,他们进来跟威尔金斯等人简单寒暄了两句,就借口工作繁忙回自己的办公室去了。在威尔金斯一行人到达之前,我和克里克决定分两步介绍我们的工作进展情况。首先由克里克扼要地阐述一下螺旋理论的优越性,然后由我们俩一起介绍当前这个DNA模型的制作过程。中午,大家一起去老鹰酒吧吃午饭。而下午的时间就由所有人聚在一起讨论一下解决DNA结构最后阶段的工作。
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我们按计划进行了第一阶段的展示。克里克先大吹大擂地强调了螺旋理论的威力,接着用短短几分钟说明了用贝塞尔函数(Bessel function)求得答案的简便方法。然而,没有任何一个来访者有迹象表明愿意分享他的快乐。威尔金斯不但不想用这些绝妙的方程式来解决相关问题,反而一味地强调,克里克所说的这种理论,并没有超越他的同事亚历克斯・斯托克斯的理论,而且斯托克斯从来不会这样虚张声势。威尔金斯说,斯托克斯在某一天晚上乘火车回家的路上就已经解决了这个问题,第二天早上他就把自己的结果写在了一张纸条上。[82]
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