M.W.尼伦伯格博士 1968年获生理学医学奖

 

  “如果你能放手将实验工作留给助手去做,那么,你有可能获诺贝尔奖。”

  我在普林斯顿大学留学期间,曾有幸与尼伦伯格博士共同研究过色氨酸的遗传密码的破译,所以知道不少有关他在这方面研究的趣闻。

  尼伦伯格刚到美国国家卫生研究院工作时,不过是一名普通研究人员。当时,在该研究院,只要能从社会募捐到经费,任何研究人员都有权利用这些经费雇用助手独立从事课题研究。尼伦伯格选择的是当时最尖端的研究课题,即破译遗传密码,他也申请了研究经费。

  很幸运,经费批下来了,他立即动手开始试验。首先,他将大肠菌研碎,得到一种蛋白合成反应液,然后再往这种合成液中加入各种高分子体(聚合物质),看是否可以促成蛋白的合成。他最初加放的是体内虽然有、但功能还不明确的聚胺等高分子体,结果没有发现任何促进合成的反应,这令他极为沮丧。他暂时结束了终日泡在试验室拼命工作的生活,决定利用暑假去旅行结婚。

  离开前,他给女助手安排了一个月的工作,让她把那些已收集来但还未试验过的材料依次加进合成反应液中,用仪器测定是否有促进合成的反应。

  女助手按尼伦伯格留下的试验程序开始逐一试验。每天只要用仪器确认带有放射性同位素标识的氨基酸有没有显示出蛋白合成的现象,便可以结束一天的工作。

  尼伦伯格已经走了一个星期,女助手依然机械地每天重复着这些毫无结果的试验,她觉得没意思透了。她担心总是这样没结果,秋天的经费将很难批下来,到时自己也要被炒鱿鱼了。

  这天,女助手又坐在了放射活性测定仪旁,心里想,大概和平时一样,毫无结果吧。谁知一开机,仪器便喀嚓喀嚓地计算起来。女助手脑中的第一个反应是:“可能是带放射标识的氨基酸没有洗干净吧。若真如此,试验当然要失败了。”想到这些天来的试验可能要重做,女助手不禁皱起了眉头。恰好院里的其他科研人员路过,看了试验记录和放射活性的测定值后,对她说:“这可是大事,你最好通知一下你的老板。”

  据说这时的尼伦伯格和新婚妻子正躺在床上,接到电话并问清缘由后,他马上终止了旅行,返回研究院。

  从试验看,出现蛋白合成反应的只是加了人工核糖核酸的蛋白合成反应液。而这个人工核糖核酸正是奥乔亚合成的聚尿苷酸。他立刻追加试验,最后判明,正是添加了聚尿苷酸才合成出聚苯丙氨酸。根据遗传密码的“三联体”学说,尿苷·尿苷·尿苷酸就应该是苯基丙氨酸的密码。

  研究报告发表前,尼伦伯格向奥乔亚通报了这个发现。正如我在“奥乔亚”一章中所述,奥乔亚抓住这一信息,在一个月内连续破译了6种氨基酸密码,并马上公布于众。这对尼伦伯格意味着什么是不言而喻的。万幸的是,奥乔亚最早合成的人工核糖核酸——聚腺苷酸在一般的合成反应条件下,其分子间和分子内保持着二级结构,不能作为密码发挥作用。在奥乔亚合成的人工核糖核酸中,由于只有含尿苷酸的核糖核酸才能促进蛋白的合成,这使奥乔亚错误地推论遗传密码的“三联体”之一一定是尿苷酸。尼伦伯格要想战胜奥乔亚,就必须打破这个推论。

  这次,尼伦伯格将奥乔亚认为不具密码活性的聚腺苷酸拿来试验。他不断改变着蛋白合成反应的条件,结果成功地发现,在某种反应条件下,添加聚腺苷酸可以合成出聚赖氨酸。这次他没有再通报奥乔亚,也没有向与奥乔亚关系密切的科学杂志投稿。在没有介绍人也没有送审的情况下,独自在一个非权威性杂志上发表了自己的发现,总算保住了自己的独创性。

  沃森-克里克利用核酸大家夏尔科夫的成果,提出了开创性的脱氧核糖核酸双螺旋结构模型,而尼伦伯格也是利用了酶类学大家奥乔亚创造的人工核糖核酸开创性地破译了遗传密码。

  他的研究得到高度评价。第二年,他被晋升为国家卫生研究院遗传研究部部长。1968年荣获诺贝尔生理学医学奖。

  尼伦伯格为什么能获诺贝尔奖呢?

  当时,从事遗传密码破译的研究人员很多,把工作委托给助手去做的也不少,在这方面,尼伦伯格与他们没有多大区别。如上所述,尼伦伯格只是偶然用奥乔亚合成的聚尿苷酸碰巧与20多种氨基酸中的苯基丙氨酸合成了蛋白质,诺贝尔奖似乎是自己送上门的。其实不然。一直非常关注沃森-克里克提出的双螺旋结构以及他们推断存在信使核糖核酸(mRNA)这种物质的尼伦伯格,尽管不是非常清楚地意识到,但在头脑中的某个地方一定感觉到了奥乔亚的人工核糖核酸的重要性,感觉到了正是聚尿苷酸和聚腺苷酸这两种物质决定着核苷酸的排列。因此,在这两种物质存在的条件下,任何一个氨基酸如果可以溶于蛋白质,马上就可以知道这个氨基酸的遗传密码。

  安排助手操作,破译了遗传密码,在旅行中盼来了胜利果实,获诺贝尔奖。

  马歇尔·瓦伦·尼伦伯格(Marshall Warren Niren-berg) 1927年生于美国。佛罗里达大学毕业,在密执安大学获博士学位。自1957年起,一直在美国国家卫生院从事研究。1961年发现了可以用人工核糖核酸作为信使核糖核酸(mRNA)使用,来破译遗传密码,点燃了破译遗传密码的导火线,为此获1968年诺贝尔生理学医学奖。之后,他转向神经生物学的研究,亦取得出色的成果。