再论分子生物学

再论分子生物学——科学的革命

■　高尚荫

ON MOLECULAR BIOLOGYSCIENTIFIC REVOLUTION

Gao Shang-yin

1986年我写的《论分子生物学》一文在“武汉大学自然科学学报第三期1986”发表后，听到许多不同的反映。由于分子生物学不是一门学科，并且有人认为分子生物学的兴起是当代重要智力的和科学的运动之一，换句话说，是一场科学的革命。因此，我的粗浅论点引起分子生物学者和其他有关学者的议论不是意外的事。人们把分子生物学的理解一时放在这个方面，一时又放在另一个方面，因而给分子生物学下一个确切的定义是比较困难的。对分子生物学作出突出贡献的F.Crick曾说：“分子生物学是一个含糊的名词”又说：“分子生物学是能引起分子生物学家有兴趣的任何东西”，这些话意味着分子生物学还没有一个确切的定义，也有人认为分子生物学是研究生命活动的一个分析层次，正因为这样，我试着结合科学的革命再论分子生物学。

历史学家决定一个历史事件是什么时候开始的比较困难，因为每个事件的历史转折点往往有它的前因。那么，分子生物学是什么时候开始的呢？不同的学者发表过不同的意见。J.Lederberg(1981)认为分子生物学开端可以追溯到1944年Avery.Moleod和Mccarty等有关肺炎球菌的转化因素是由DNA组成的实验结果。Mary(1982)认为分子生物学真正开始于1953年Watson和Crick发现DNA的螺旋结构。我个人认为这两种意见都有道理，因为这两个发现都是分子生物学的历史转折点。Avery等的发现肯定了DNA是遗传物质，改变了当时的科学气候。1869年F.Misscher发现核素直到1944年Avery等的发现以前这样一段时间，对DNA的功能未能作出结论。因此，Chargaff(1970)在回顾Avery等的工作时，曾赞扬Avery等的发现对核酸的研究起了“排山倒海”(“avalanche”)之势的推动力。当时的许多学者包括Chargaff本人在内放弃了自己的本位工作，加入了DNA研究的行列，从此DNA双螺旋明确了基因的结构与功能。DNA的阐明不仅冲击了遗传学，并且对其他生物科学如胚胎学、生理学、进化论甚至哲学(Delbruck，1971)也有一定的影响，DNA的阐明揭开了一个令人兴奋和灿烂光明的科学领域，导致了20世纪的科学革命。因此把1953年DNA双螺旋的发现作为分子生物学的起点也是可以的。

从20世纪50年代后期到现在，在生物科学领域里掀起了一场轰轰烈烈的科学革命——即分子生物学。自从Avery等发现DNA是遗传物质和Watson与Crick发现DNA双螺旋后，科学家企图对DNA如何指令而译成蛋白质的探索激起了解决问题的决心。Crick把这些科学家称为魔术团(The Magic Circle)和俱乐部(The Club)。除他们之外，还有来自世界各方的一些物理学家、化学家也加入了研究行列。他们自动地组成许多研究小组，自如地出入于不同的实验室；互通情报，畅通信息，交流见解(ideas)和讨论问题。在这样热烈的研究气氛中，研究成果相继报道：DNA半保留性的复制、DNA多聚酶的分离、信息mRNA的发现、人工合成信息RNA、遗传密码的解释、基因的调控、阻遏物(repressor)的分离、DNA连接酶的分离、重组DNA的成功，外来DNA片段插入质粒DNA产生嵌合质粒、DNA序列的测定以及重组DNA的创建，等等。

20年的科研进展已经基本上揭开了生命之谜，20世纪70年代后期，一个简单生物合成的原理已有一个大致的轮廓，基因是什么？基因是如何复制和突变的？以及DNA如何控制蛋白质的合成？蛋白质是怎样起作用和相互反应的？生物体是怎样建成和传代的？这些问题在原核生物中已经较清楚地得到解决，但是有些学者错误地认为依照合成原核生物的原理，可为真核生物画一个轮廓。例如Monod所说“对大肠杆菌是这样，对大象也是这样”。但问题并不那么简单，一接触到真核生物的分子生物学就不能离开分化问题，也就是胚胎学长期以来未能解决的问题。这个问题在要领上和技术上都未彻底弄清。有些困难现在还不能预见，因而分子生物学作为一场革命还需继续前进，目前已有许多学者正在这方面努力。

生物学前进的特征不是在于个别的新发现，而是在于新概念逐渐形成和发展，不论这些发现是如何的重要或者提出了新的理论，在大多数情况下，概念的发展并不在于个别的新发现而在于将已建立的科学事实综合起来，DNA双螺旋的发现就是一个实例。所以，总的说来，分子生物学的兴起就是一场科学的革命。

在DNA双螺旋发现后不久，有人问Waston DNA对人类有什么意义，他说“这是不能回答的”。当时DNA双螺旋的发现除在学术上的贡献外，确实还看不清楚对人类有什么意义。可是现在大家都知道DNA的研究引出了基因工程，也可以说是分子生物学发展中的一个非常重要的插曲。它给我们带来了认识和改造生物以更大的自由，它在农业和医药卫生方面给人类生活增进了经济效益和保健效能，我们预期它将进一步被利用于造福人类。

分子生物学虽然不是一门学科，它的兴起确是一场科学的革命。

本人在本文中并未提出什么创见，主要受到三本书的启示，这三本书是H.F.Jadson的《第八天的创造》(“The Eigth of Day Creation”Simon and Schuster N.M.1979)；E.Mayr的《生物学思想的成长》(“The Growth of Biological Thought”Harvard Press.Cambridge.1982)； T.S.Kuhn《科学结构》(“The Structure of Scientific Revolution”University of Chicago Press.Chicago and edition，1970.)

(1987年)