弗朗西斯·克里克的个性特征解析
2016-09-27孙咏萍
孙咏萍
(1.内蒙古师范大学 物理与电子信息学院,内蒙古 呼和浩特 010022;2.李约瑟研究所,英国 剑桥 CB3 9AF)
弗朗西斯·克里克的个性特征解析
孙咏萍1,2
(1.内蒙古师范大学 物理与电子信息学院,内蒙古 呼和浩特 010022;2.李约瑟研究所,英国 剑桥 CB3 9AF)
以科学家弗朗西斯·克里克的科学活动、科学热情和科学精神为契机,分析他在研究领域的个性特征:审慎而明智的人生选择、独立而果敢的机会把握和自信而决断的领域开拓,揭示反映他个性特征的相关科学史实,说明以上三个方面是克里克个性特征在科学人生中的一些自然表现,也是对他为什么能够驾驭科学前沿问题,并取得一个又一个重大突破而做出的新的诠释。
弗朗西斯·克里克;分子生物学;个性;科学人生
弗朗西斯·哈里·康普顿·克里克(Francis Harry Compton Crick),1916年6月8日生于英格兰中南部一个郡的首府北安普敦。克里克是家中的长子,一生经历两次婚姻,生有一个儿子和两个女儿,也是六个孩子的祖父。2004年7月28日,在美国加利福尼亚州拉霍亚过世,死于结肠癌[1]。克里克是DNA双螺旋结构的发现者之一,并因此于1962年与沃森(J Watson)、威尔金斯(M Willkins)获得诺贝尔奖。重要的是,克里克的学术研究并不仅仅局限在DNA上,他还创立了分子生物学的整体框架(图1)。克里克提出的分子生物学“中心法则”“序列假说”,绘制的生物学统一“遗传密码表”也给我们留下了诸多文化和思想财富[2-3]。他的个性、思想、科学发现和科学精神值得人们永远纪念和深入研究。那么,克里克坚持思考前沿问题的个性力量是什么?笔者试图从个性特征的角度探讨他在科学生涯中取得惊人成就的原因。审慎而明智的人生选择、独立而果敢的机会把握、自信而决断的领域开拓,这三点是克里克的个性在其科学人生中的一些自然表现,而且还与现代人所推崇的个性品质[4]:乐观的心态、理智的头脑、开阔的视野、顽强的意志和充满自信相得益彰。
1 审慎而明智的人生选择
当第二次世界大战结束后,克里克想要转行。尽管战争中克里克在海军部设计的武器成功地炸沉和损毁了敌方的上千艘商船,但是他并不想继续做这方面的工作了。他自问:“我究竟要干什么呢?”他深刻估计了自己的资历:“我的学位成绩不太好,当然我在海军部的成绩可以起一点补偿作用。我在磁后便常常陷在自己的专业之中。他们在某一个专门领域投入了许多努力。因而要他们的事业发生根本转变非常困难。我却恰恰相反,除了老式的物理和数学的基础训练和转向新事物的能力之外,我几乎一无所知。虽然我在海军部的经验适合做开发性工作,但是我内心更想做基础研究而不是应用研究。”[5]在这里,克里克的自我鉴定使我们看到在别人看来是缺点或者是劣势的事情对他而言则是个人选择的一个优势。学和流体力学方面的知识有限……然而我逐渐意识到,资历不足可能也有好处。许多科学家年届三十
图1 克里克正在作报告(Mara Vi 1979)
接下来克里克思考的问题是“选择做什么题目”。他认为:“因为我基本上什么都不知道,所以我完全可以自由选择。但正如60年代的年轻人感觉的那样,在这种情况下做出决定更加困难。我对此思考了几个月。我知道我的事业起步已晚,因此必须第一次就做出正确的选择。肯定不可能在二三年内试一个题目,然后再转向完全不同的题目。一旦做出了选择,在很多年内它便是最后的选择了。”克里克在海军部工作时发明了“闲聊测验”——你所闲聊的事情就是你真正感兴趣的事情。于是他毫不犹豫地把这个测验应用到当时自己的谈话上,很快就把兴趣集中到两个主要领域:一个是生命现象;另一个是人类意识。现在我们称之为分子生物学领域和神经生物学领域。那么究竟选择哪一个?当问题进行到这一步骤的时候,选择变得相对轻松了。因为虽然他同时对两个题目“生命现象和人类意识”都非常感兴趣,但还是需要考虑哪一个更具有可行性。克里克详细分析了自己的年龄、兴趣、基础研究的现状和生活实际情况,倾向于选择相对容易点儿的题目作为切入点,于是他不再犹豫,决定先选择去解释生命之谜。
当然,明智选择的背后一定不免伴随着对另外一些诱惑的舍弃。因为选择了先去解释生命之谜,所以即使是在经济状况特别窘迫的情况下,克里克还是放弃了生理学家哈特立奇(H Hartridge)提供给他的一份非常好的工作。它不仅仅有大学奖学金的吸引,而且还是一项真正的工作。当时,哈特立奇在医学研究委员会申请设立了一个研究眼睛的研究所。这位生理学家听说克里克正在找工作,就同意给他一次面试的机会,后来面试成功后,还为克里克安排了一个职位。然而克里克在一星期之前已经决定自己新的工作领域是分子生物学,而非神经生物学。多年后克里克在自传中承认:“做出决定是件难事。但我终于对自己说,我对生命和非生命之间的界限偏爱是有根据的。对我来说,从事一项新的专业只有一次机会了,我不能因为有人给我提供工作的偶然机会而改变方向,于是我有点勉强地给哈特立奇写信说,虽然那个职位很吸引我,但是我不得不拒绝他的建议。”[5]克里克的拒绝主要是因为这份工作与他所决定的新工作领域分子生物学无关,当然也有一种可能是他不敢保证是否能与哈特立奇融洽相处。后来,克里克在事业上取得的成功证明审慎而正确的选择是相当重要的[4],而且放弃本身也是一种明智的选择。
2 独立而果敢的机会把握
并不是每一个科学家或研究者都能够很好地把握研究生涯中出现的宝贵机会。对克里克而言,他的科学人生体现了其充分把握机会和将自己的职业选择付诸实践的科学诉求。克里克在二战时澳大利亚理论物理学家马赛(H S W Massey)的介绍下认识了影响他一生科学研究的两个非常重要的人——希尔(A V Hill)和威尔金斯。克里克接受了希尔的建议来到了剑桥,并充分意识到应该以剑桥为自己学术发展的根基;克里克与威尔金斯成为很好的朋友,为他们后来致力于DNA的结构研究,并且能够互相交流奠定了基础。克里克对与这两个人相识机会的把握间接地促成了他进入科学研究的顶峰。希尔是剑桥的一位生理学家,以研究肌肉收缩的热效应方面的工作而闻名,他因此而获得了1922年诺贝尔生理学奖。他对克里克想做一个生物物理学家而且以后可能研究肌肉的想法感到高兴。在希尔的介绍下,克里克认识了医学研究委员会一位非常有影响的秘书曼兰培爵士(Sir E Mellanby),希尔还给了克里克一些忠告:“你应该到剑桥去,在那里你会认识到自己的水平。”[5]克里克回忆,当马赛谈起他应该去找的第二个人威尔金斯时笑了,这使克里克隐约感到威尔金斯这个人有些不寻常[5]。马赛与威尔金斯曾在伯克利一起为制造原子弹做过分离同位素的工作。威尔金斯在他的上级兰德尔(J Randall)处得到了一份在伦敦金氏学院物理系的工作。虽然克里克初次见到威尔金斯时,对他的研究并不具有明确的意见,但是第一次的接触最有益的结果是他与威尔金斯建立了持久的友谊。他们有相似的科学背景,外貌也很相似。克里克甚至觉得他和威尔金斯可能有远亲关系,因为他的母亲也姓威尔金斯。他们年龄相近,还都有从物理学转到生物学的经历[3]。
克里克在剑桥的第一个落脚点是斯传威实验室。之前,由于曼兰培希望克里克做一些更接近生物学的工作,所以,克里克没能取得和X射线晶体学家贝尔纳(J D Bernal)一起工作的机会,于是决定听希尔的劝告到剑桥去寻找出路。1947年,他首先拜访的生理学家凯恩斯(R Keynes)和生物化学家马卡姆(R Markham)都没有给他提供工作的机会。最后,克里克访问了由费尔(H Fell)领导的斯传威实验室,便留了下来。在医学研究委员会的资助下,他在这里工作了两年,主要研究细胞质的物理性质。克里克之前就比较熟悉物理学中的流体力学和磁学知识,因此,从表面上看,在斯传威实验室的工作非常适合他,但实际上,他在细胞质物理性质方面的兴趣并不大,然而好处是这项工作的要求不高,所以他有很多自由支配的时间。在这里,克里克抓住了机会,充分利用业余时间对新课题进行了广泛的阅读,也正是从这时起,他开始尝试形成自己的观点。克里克回忆,当时他讨论过下面一些重要的问题:“基因的重要性;为什么需要发现它们的分子结构;它们可能是DNA组成的(至少有一部分是如此);一个基因的最重要功能是指导蛋白质合成,也许这是通过RNA作为媒介,等等。”[5]实际上,在斯传威实验室工作期间已经为他后来研究DNA结构[6]奠定了思想基础。
另一个重要机会的把握还体现在向曼兰培汇报研究情况这一环节上。在斯传威实验室工作一年后,1948年的一天,他向曼兰培汇报工作的进展,克里克陈述了他正在取得细胞质物理性质的数据的同时也花了大量时间进行学习。而像导师一样,曼兰培对他的表现有所怀疑,问他:“胰腺有什么功能?”克里克对胰腺的功能只有模糊的概念,他机智地说它能产生酶,又趁机加上一句说:“我的兴趣是在分子方面而不是在器官方面。”曼兰培暂时表示满意。幸运的是,克里克又在另一个恰当的时刻见到了曼兰培,并同时看到了一份关于在卡文迪许实验室下设的医学研究委员会用X射线衍射方法由佩鲁兹(M Perutz)领导的研究蛋白质结构的建议书。更巧的是曼兰培竟然问克里克对此有何想法,因为克里克认定这真的是一个非常好的项目,又与他研究生命问题的初衷正相吻合,因此,克里克极其渴望能得到这个研究机会,所以就再次机智地说:“我认为这是一个好主意。我现在有了生物学的基础了,我愿意去做蛋白质结构方面的工作,因为我觉得在那个方向上我更有能力。”[5]这样,克里克就有了去卡文迪许实验室与佩鲁兹合作,继而实现自己解释生命之谜并打造事业辉煌的新的起点。
3 自信而决断的领域开拓
克里克的工作之初是在理论物理学家马赛的领导下作二次世界大战时的武器设计,可谓是在物理学领域进行仪器设计方面的研究。1945年,他读到了物理学家薛定谔(E Schrödinger)所写的《生命是什么》(一本用物理学思维思考生命本质的小册子),然后在薛定谔的影响下决定在生物物理学方面做一些基础研究,随即转入分子生物学领域,并和其他科学家沃森及布伦纳(S Brenner)等一起创造了分子生物学的黄金时期。正如克里克在个人近年情况的总结中所言:“1966年6月的冷泉港实验年会的内容是关于遗传密码的。它标志着经典分子生物学的终结。对遗传密码的详细描述——‘小字典'——表明分子生物学的基本概念在大体轮廓上是正确的。我们能够这么快地达到这一点,对我和这个领域内外的许多其他人来说,都是出乎意料的。”[5]
克里克觉得自己曾基于感兴趣的问题选择了一些课题(诸如基因是由什么组成的?它是怎样复制的?它是怎样开关的?它有什么功能?),并准备在整个科学生涯中持续地研究它们。但是他从不怀疑自己乐于研究的所有主要问题会在其科学生涯中会得到解答。密码破译之后,他认为自己的大部分抱负都已经实现了。当然并非所有问题都已经有了详细的答案,但是分子生物学的框架已经清晰地勾勒出来。于是他断定:“它们(分子生物学的框架)可以作为可靠的基础,以后在通过长期的工作来填补许多细节。布伦纳和我认为,现在是转到新领域的时候了。我们选择了胚胎学——现在常被人称作发育生物学。”[5]在此,克里克判断,发育的关键特性在于梯度,无论是哪一类梯度,都应该引起关注。当时,人们完全不知道克里克所假设的梯度的本质。1969年,克里克与布伦纳邀请劳伦斯(P Lawerance)加入了他们的研究团队[7-8],目的正是为了开辟新的领域,他们研究了昆虫表皮中的梯度问题,为后来的发育生物学的发展做出了很大的贡献。劳伦斯本人也一直感谢克里克对他的培养和影响,他认为克里克是最有科学见解的科学家,他总是能抓住研究问题的要害,找到通向目标的切入点。而这一切也都为劳伦斯的科学生涯——如何进行有效率的科学研究,如何指导学生,如何发现新问题带来了积极的影响。1976年,克里克决定利用休假访问美国索尔克研究所。该研究所成立于1960年12月1日,此后的12年里,他一直是研究所的访问学者委员会成员。实际上,在研究所未成立之前,克里克就曾从伦敦飞往巴黎和索尔克(J Salk)、莫诺(J Monod)等人商量正在筹建中的研究所的一些工作细则,似乎他当时已经预料到这个研究所会为脑科学的研究提供一个具有影响力的平台。这次访问,克里克终于决定接受由主席霍夫曼博士(F Hoffmann)领导的索尔克研究所科克海弗基金会提供给他的一个职位,便辞去了英国这面医学研究委员会的工作,决定在索尔克研究所度过余生。因为他觉得这是直接参与脑研究的理想机会。多年来,克里克一直远远地关注着这个领域中的一些工作。“我意识到:如果我要仔细研究脑,要么现在干,要么就永远干不成了,因为我已经过了六十岁了。”[5]克里克还讲到,“我花了几年的时间才摆脱开我原来的兴趣,因为分子生物学中一直发生着有趣的事情”。但是,决断的新领域开拓像克里克的一个使命一样使他无法停留在一个地方继续进行细节上的研究,而是去为科学前沿问题去开拓新的方向。
在脑科学的研究中,克里克首先从阅读文献和综述开始[5]。在这个领域,他同样应用了自己“审慎的选择”这一个性特征,去有步骤地决定一个又一个通向研究目标的问题。他决定的第一个问题是:集中研究哪一种动物?为了进行神经生物学研究,他选择了和人相近的哺乳动物。第二个问题是选择研究部哺乳动物脑的哪个特殊方面?克里克再次分析了自己的各种条件,作了一个显而易见的选择就是集中研究视觉系统。克里克还决定至少在开始时他本人不去尝试做实验。他认为:“除了因为技术上的困难之外,我想我在理论方面可以做较大的贡献。我希望能在用某一种观点或用另一种观点研究脑的各个学科之间建立起桥梁。”[5,8]而且他自信自己可以富有成效地和年轻科学家们互相交流。虽然在这个领域,他没有实现自己想要达到的目标,但是却为神经生物学发展创立了理论框架,促成人们对意识研究的重视。
克里克也是一位非常关心不同学科发展且具有历史责任感的人。他徜徉于所涉足的各个领域,并能够历史性的回顾自己跌宕起伏的科学人生,以一个科学家的前瞻性视角将各个领域有机地联系起来[9]。“脑科学的现状使我想起二三十年代分子生物学和胚胎学的情况。分子生物学在六十年代变得成熟了;胚胎学刚刚开始进入充分发展的时期,而脑科学还有很长的路要走。然而课题的魅力和答案的重要性将不可避免地推动它前进。”[5]
无论在哪一个领域,克里克都是一个先锋人物的角色。难怪为克里克写过传记的一个作者雷利(M Ridley)曾把他看作是与牛顿(I Newton)、达尔文(C Darwin)、爱因斯坦(A Einstein)齐名的伟大科学家[7]。试想今天我们驻足在一个领域研究的人都不免觉得做科研有着各种各样的困难,而克里克一生挑战不同的领域,且取得卓越的成就,更传奇的是,他的科学研究轨迹呼应了自己最初的两个兴趣取向——解释生命之谜和意识之谜,这实属不易。在浩瀚的科学史中,并不是每一个科学家都能够实现这样的人生抱负。
4 结语
克里克的一生经历了20世纪英国先进的教育、接受了战争中智慧的考验、并走进了钟情一生的基础科学研究。这一切造就了他稳健而成熟的外在表现,促成了其在60余年的科学人生中,进行审慎的人生选择、果敢的机会把握和决断的领域开拓。克里克从事科学研究的史实让我们看到,自20世纪40年代以来,他先后活跃在物理学、分子生物学、发育生物学和神经生物学领域的舞台上并为推动各个领域的发展做出了不可磨灭的贡献。
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[8]OLBY R.Francis Crick:hunter of life's secrets[M].New York:Cold Spring Harbor Laboratory Press,2009:369-401.
[9]罗辽复.基因组信息、密码进化、折叠动力学和熵产生——理论生物学的几个基本问题[J].科技导报,2010,28(15):106-111.
Francis Crick's Personalities in Scientific Life
SUN Yongping1,2
(1.College of Physics and Electronic Information,Inner Mongolia Normal University,Hohhot 010022,Inner Mongolia,China;2.Needham Research Institute,Cambridge CB3 9AF,U.K.)
Based on Francis Crick's scientific activities,enthusiasm and scientific spirit,the personalities are analyzed emphatically.The historical accounts including the prudent and wise choice,taking advantage of opportunities independently and firmly,and breaking new territory with confidence and resolution reflect Crick's traits in a natural sense.Meanwhile,the three elements above can be considered as a new interpretation as to why he made significant breakthroughs,one after another in the frontier research of science.
FrancisCrick;molecular biology;personality;scientific life
N09
A
1672-2914(2016)04-0022-04
2016-03-11
中国国家留学基金委项目(201308155117);内蒙古自治区自然科学基金项目(2016MS0365);内蒙古自治区高等学校科学研究项目(NJSY14047);内蒙古师范大学人才引进科研基金(2013YJRC037)。
孙咏萍(1979—),女,内蒙古兴安盟人,内蒙古师范大学物理与电子信息学院副教授,博士,研究方向为生物物理学及科学史。