20世纪的科学怪杰鲍林-第35部分
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车窗外的农田飞速地向后掠去，鲍林沉浸在兰德施泰纳的书中。兰德施泰纳跟随伟大的埃米尔·费歇尔学习化学，促使免疫系统的研究成了一门独立的化学学科，并根据已知的有机化合物来完善产生和测量抗体活性的体系。这一工具可以产生两方面的作用：第一，抗体可被用作精细的探针，来辨别紧密相关的有机分子的结构差异，其中也包括蛋白质；第二，挑选的抗体可以作为探针来研究抗体的结构。由于无人知道抗体的结构以及抗体是如何与目标结合的，这一领域充满着未知数、自相矛盾的发现以及令人困惑的实验结果。多数免疫学家来自生物学或者医药领域，似乎缺乏化学知识或怀有偏见。换句话说，开拓免疫学领域的时机已经成熟。
在回到帕萨迪纳的时候，鲍林已经决定将一部分时间投入免疫学研究。他和莫斯基正在给他们的蛋白质变性理论作最后的修饰，鲍林开始将抗体与他关于蛋白质是由氢键联结起来的分子长链的思想联系起来。他理所当然地认为，抗体和所有分子一样，其性质是由其结构决定的。能不能设想它们的构造是为了迎合某一特定的抗原，就像手套紧密地套在手上一样？形状互补是一个早就存在的思想，最初是由保罗·埃尔利希在19世纪末提出的——他运用的词汇是锁和钥匙——其后又有人对这一理论作了改进。但是，鲍林的思路是全新的，是从变性的角度出发的。新塑造的抗体分子是否可能像一个变性分子，其氢键断裂，长链展开成一条直线？如果它与一个抗原接触，两个分子将会受到一股微弱而又不确定的力的吸引——范德瓦尔斯力及抗原和抗体上电荷相反区域之间的静电引力。能量因素将会使抗体和抗原之间产生最大的接触；当抗体的带电原子靠近抗原表面带相反电荷的区域时，自由能最少，而范德瓦尔斯力最大。抗原和抗体结合得越紧密，这种微弱而又不确定的力就会使更多的抗原和抗体相结合，这一配对的系统也就越稳定。抗体将会自然地根据抗原的形状来塑造自己，就像一团湿泥压在硬币上会留下印记一样。回到加州理工学院后不久，鲍林就完成了一篇有关抗体形成过程的论文初稿。
接着他把这篇论文放到了一边。首先得完成同莫斯基合作的那篇论文。随后诺伊斯去世了，鲍林和密立根之间的麻烦也开场了。鲍林并没有完全忘掉免疫学——他开始阅读有关的资料，并且对互相矛盾的研究结果越来越感到不满——但是他并没有在免疫学上花费过多的时间。
兰德施泰纳又将他拉了回来。鲍林在1937年11月以贝克讲座主讲人的身份在康奈尔大学讲学时，惊喜地又一次见到了他。这位老人是专程到伊萨卡来看望鲍林的。免疫学并非是他见鲍林的唯一目的——兰德施泰纳还想向鲍林探听一下自己到加州理工学院任职的可能性——但是他们一旦开始讨论抗体，就再也停不下来了。鲍林回忆道，兰德施泰纳将短暂的访问变成了“在一个复杂领域里人们所接受过的最佳讲座”。在四天集中的小型免疫学讨论班上，兰德施泰纳回答了鲍林的种种问题。鲍林在过去的一年里在所阅读的资料中发现了许多彼此矛盾的研究结果，兰德施泰纳一一澄清了他提出的疑问。鲍林将兰德施泰纳称为“免疫学之父”，热切地建议密立根邀请他到加州理工学院来工作。
但是，他的这一愿望没能实现——密立根抱怨说，接受每一个希望退休后来南加利福尼亚的阳光下安度晚年的前诺贝尔奖金获得者代价太高了——而且鲍林的注意力又岔到了别的事情上。在1938年和1939年，他仍然思考着、谈论着抗体——实际上，他对抗体的高涨热情促使生物系的一些学者开始制造果蝇基因的抗体和基因产品——但是克莱林实验室正准备开张，他的新房正在建造，贝克讲座需要继续，多萝西·林奇需要声讨，还有《化学键的本质》需要写作。同时由于他手下没有一个人了解如何进行免疫学方面的实验，所以他对于全力以赴地进入这一全新的领域还有些犹豫不决。
1939年7月，兰德施泰纳又一次向他发出了信号。这回，他在《科学》杂志上发表文章，将鲍林和莫斯基的蛋白质结构理论和抗体的形成联系在一起。在解释抗体的特异性时他写道：“可考虑的一种想法是，以不同的方式来折叠同一条多肽链。”
这与鲍林不谋而合，他开始对自己的理论作发表前的最后雕琢，以免别人抢得先机。已经有一些免疫学家陆续发表论文，认为抗体以抗原作为自己成型的模板，但是他们一般的想法是，这一过程是在不断加长的蛋白质链上按次序排列氨基酸，而鲍林认为这一方法过于复杂。他关于一成不变的蛋白质链扭曲成特定形状的想法更为简便易行，
这一理论还能解释困扰一些学者的一个问题，即抗体是“两价的”，能够同时与两个抗原结合，将它们聚合在一起。测试抗体的一个一般性试验是将抗体同抗原混合，看它们能否形成浑浊的沉淀物。如果有沉淀产生，则说明抗原和抗体结合到了一起。鲍林熟知，在有些情况下，分子首尾相连，形成化学沉淀物，他推测抗体同样如此。能够与两个抗原相结合的抗体是形成抗原一抗体一抗原一抗体沉淀物的最容易的一种方式。
在鲍林的脑海中一幅图像开始成形：一个“变性的”新抗体开始从一个抗体生产细胞中生长出来。长出的一头会和一个抗原接触，并与之结合。链的中段会往复折叠成一堆馅饼的模样，形成一个类似于球体的形状，这可以满足表明抗体是球蛋白的那些数据。氢键将这一堆馅饼联结在一起。接着刚刚从细胞中脱离出来的抗体链的另一头会和另一个抗原相结合，形成一个“两价的”抗体结构。这一简单的方法巧妙地解释了无数抗体是如何从一种简单的蛋白质结构中生成的，沉淀物是如何产生的，合成化学物质的抗体是如何形成的，当然还能解释通过形状互补，不确定的弱力体系如何促成抗体与抗原相互结合的。
1940年1月，芝加哥大学免疫学的一位青年助理教授丹·坎贝尔获得一份奖学金来到加州理工学院，鲍林让他做一些验证性的实验，而自己则对抗体理论作发表前的最后定稿。还有一些问题有待解决。他这一理论的威力不仅在于简单，而且还因为通过它可以作出一些具体的可以验证的预测。比如，按照鲍林的理论，一个抗体分子的两端可以和一个抗原上的同样的反应点相结合，可以和同一个抗原上的两个不同的反应点相结合，也可以和两个完全不同的抗原相结合。然而这一类双重反应的抗体，一个可以同两个不同的抗原反应的分子，从来没有被发现过。兰德施泰纳的实验结果与这一构造相距甚远。坎贝尔来校之后，鲍林和兰德施泰纳在那年春天互相邮寄血清和抗体样本试图解决这一难题，但是没有任何进展。
两人之间的通信使鲍林认识到，他和自己免疫学的导师在思考问题上的方法并不一致。鲍林回忆说：“我发现兰德施泰纳和我在对待科学研究的方法上迥然不同。兰德施泰纳会问，‘这些实验观察到的结果会迫使我们如何认识世界的本质呢？’而我会问，‘哪一种最为简单、通用和令人满意的世界观可以涵盖这些观察结果，并与它们并行不悖？’”在这一点可以得到确认之前，鲍林决定暂不发表自己的论文。当验证工作被证明相当棘手时，他决定将研究工作继续深入下去，寄希望于新的实验会支持自己的想法。
第二项预测具有更为深远的意义。如果鲍林的理论是正确的，那么就有可能在实验室中人工制造出抗体来。先小心地将普通的血红蛋白变性，然后在抗原的作用下将其复原。由于动物和人的血清血红蛋白非常容易获得，有可能廉价、纯净、安全地大量生产针对任何危险病原的抗体来。面对一个垂死的患肺炎的病人，医生可以从冰箱中取出一小瓶针对这一特定细菌的抗体来，有效地治愈病人。鲍林想象着以工业规模制造出种种灵丹妙药。人造抗体将给医药行业带来一场革命。有人会因此而一夜暴富。他让坎贝尔同时对这一问题展开研究。
1940年春天，鲍林期待着实验的结果。他对发表自己的观点尚缺乏信心，因而开始在科学会议上分发阐述自己思想的论文手稿。每个人似乎都对他的理论很感兴趣，尽管在确切的实验结果出来之前没有人会完全接受他的思想，连兰德施泰纳对他的抗体形成理论也只是抱谨慎的乐观态度。
坎贝尔的研究工作于事无补。尽管他的实验证明了鲍林对抗体二价性的认识，但是最关键的部分——双重抗体试验和人造抗体——没有取得令人信服的结果。但是鲍林觉得自己已经等得够久了。实验结果并没有证明自己的理论，但是同时也没有推翻自己的理论。他的论文毕竟只是一篇理论文章，是对进一步实验的指导，而非最终的定论。1940年6月，鲍林将自己关于抗体形成的论文送交《美国化学学会学报》。
这篇论文看来是又一个令人振奋的成功之作。论文体现了鲍林惯有的简洁和自信的风格。文章一开始就回答了鲍林提出的几个问题：“哪一种最为简单的分子结构可以用来解释观察到的抗体的性质？形成这样一种分子，最简单、最合理的过程是怎样的？”鲍林令人信服地指出，两价的抗体分子，每一头与一个抗原的某一表面互补，对解释沉淀反应来说既是充分的，也是必要的。他描述了蛋白质链的折叠如何能使抗体获得具有某一特异性的形状。他解释说，通过几个相对较小的力的共同作用——带正电和带负电区域之间的静电引力，氢键，范德瓦尔斯力——就可以形成将抗体和抗原结合在一起的“胶水”。而这一点正是他的理论最令人着迷的一面。抗体，这些结构最为精确的蛋白质，是通过自然界中这种最弱和最不确定的连接方式获得其特异性的。
对于自己的理论在很短的时间内取代了以往的模板理论，并成为抗体成形最主要的理论，鲍林又惊又喜。他欣喜地收到几百封请求将他的论文复印的信函，这超过了他以往的任何一篇论文。
他再次进入了一个新的领域，将威力无穷的结构化学带进了免疫学研究中。他再次高奏凯歌。
就在鲍林将抗体论文送交发表前，他在校园里散步时遇见了马克思·德尔布吕克，一个专攻生物学的物理学家。这位对新生物学的奥秘感兴趣的跨学科学者同样受到洛克菲勒基金的资助；鲍林十分欣赏这位德国移民，他认为德尔布吕克通过病毒这样最简单的生命形式展开生物学研究是“很有道理的”。德尔布吕克知道鲍林近来对抗体情有独钟，就建议他阅读一下帕斯卡·约尔丹最近几年的一些文章。这位德国学者在这些文章中提出，两个一样的分子在量子力学共振的作用下，会彼此吸引。他认为，这一现象可以帮助解释诸如基因和病毒——照他的说法，甚至还包括抗体——那样的分子为什么具有精确地复制自身的本领。鲍林对此产生了极大的兴趣，他和德尔布吕克一起到图书馆中将约尔丹的这些论文找了出来。德尔布吕克记得，在研究了五分钟之后鲍林就宣称，约尔丹的理论是“胡扯”。几天后，鲍林对德尔布吕克说：“我就此问题给《科学》杂志写了一个短笺；你我联合署名如何？”德尔布吕克对这篇文章没有做任何实质性的工作，但是他不想失礼，因而同意签上自己的名字。
鲍林的“短笺”后来被证明具有预言的性质。他和德尔布吕克合作的“生物工程中分子间作用力的实质”在1940年夏天发表在《科学》杂志的讨论栏中。文章首先用鲍林典型的直截了当的语言反驳了约尔丹关于共振是相同分子间引力基础的观点——“我们的结论为，约尔丹运用这一理论的方式是错误的，他以此为出发点来解释生物现象的做法是不可取的”——接着鲍林陈述了自己的观点：“我们……觉得在对分子间引力和分子的酶综合作用的讨论中，应当着重考虑互补性。”互补的形状就像冲模和硬币的关系，正是这种关系造就了生物学中的特异性。鲍林特别强调了在分子复制自身的情况下这样一个概念的重要性，即“互补性也许就是一致性”。
除了打击了约尔丹之外，这篇短文在浩瀚的文献中几乎没有泛起一丝涟漪。直到多年之后，它才被重新发掘出来，并被科学史专家颂扬为一门新科学的奠基之作，是“分子生物学的宣言”。DNA将成为互补性和一致性合二为一的一种分子。
连续几个月，鲍林向韦弗表达了自己对免疫学日益高涨的兴奋之情，特别还说明这是人工制造抗体的机会。鲍林在1941年初提出了一项非正式的资助申请：每年两万美金，用以全面开展免疫化学研究的一个项目。这笔钱将使加州理工学院能够雇用三个研究助理，三个研究生助手，一个访问教授，一屋子的实验用动物，一个用最好的仪器配备起来的实验室。这笔钱相当于鲍林为整个结构化学所作的预算，韦弗在2月份访问加州理工学院期间，告诉鲍林他的要求“太过分了”。鲍林将申请数额压缩了几乎一半。韦弗首先请教了这一领域内的一些知名学者。兰德施泰纳和其他人告诉他说，人工制造出抗体将具有“革命性”的意义。在韦弗的积极游说下，洛克菲勒基金同意在三年中每年向鲍林提供一万一千美金以资助他的免疫学研究工作。这笔钱使鲍林能够永久地雇用坎贝尔，给一位前途远大的青年博士后戴维·普莱斯曼提供
