作者簡介
福岡伸一，1959年生於日本東京，畢業於日本京都大學。曆任美國洛克菲勒大學和哈佛大學醫學系博士研究員、京都大學副教授，現任日本青山學院大學教授，專攻分子生物學。除在專業領域發表論文之外,還出版面向普通讀者的著作與譯作，是日本國內最受歡迎的科普讀物作家。
近作有就瘋牛病風波引發的諸問題進行論述的《可以放心吃牛肉了嗎?》，質疑蛋白質病原體說、榮獲“講談社出版文化獎”的科普讀物《論朊病毒說的真實性》，最古怪的諾貝爾獎科學家的自傳《穆利斯博士異想天開的人生》，道金斯的《解析彩虹》等。2006年，作者榮獲日本第一屆科學自然獎。
內容簡介
《活物》是一本在日本引起極大轟動的科普暢銷書。日本歷史最久、規模最大、聲譽最好的出版社講談社2007年度打造的重點產圖書之一，在學術性、思想性、文學性等方面無不令人折服，獲得了學術界、文藝界、出版界和大眾讀者一致高度贊揚，被稱為“最完美的”、“最引人入勝的”、“史無前例、獨一無二的”的科普傑作。榮獲2007年度日本新書大獎、日本第29屆三多利文藝獎，出版15個月銷售70萬冊，亞馬遜網站(日本)五星級超級暢銷書。現已翻譯成十幾種文字在全球流行、暢銷。
生命是什麼?對於這個生命科學上的最大問題，當今分子生物學上是如何作答的呢?本書全景展現人類尋找生命真相的傳奇歷史，給出了令人折服的答案。本書主要講述了20世紀分子生物學的發展史，包括DNA雙螺旋結構的發現，基因遺傳原理的發現，細胞膜構成和作用的研究，生命的時間性等，介紹了歷史上眾多不為人所知的天才科學家的思想，用生動有趣的故事和通俗優美的文字揭開了分子生物學上的最大奧秘。
目 錄
序言 生命的鑰匙藏在哪裏?
1.紐約，紐克大道，66街石油大王洛克菲勒在這裏修建了一座聞名世界的科學殿堂…… 紐約曼哈頓一角 >>> 洛克菲勒大學圖書館裏的雕像>>> 不被認可的野口英世>>> 難以置信的發現>>> 確定病原體的路上陷阱不斷
2.鮮為人知的英雄走廊裏悄悄走過一個“外星人”，他似乎掌握了遺傳的秘密。因果關系：是“嫌疑人”還是“罪犯”>>> 發現病毒第一人>>> 病毒是一種生物嗎>>> 未被歌頌的英雄>>> 奧斯瓦爾德·艾弗裏>>> 遺傳基因的本質3.四種字母啊!生命體的全部資訊竟然是由四種簡單的字母大包大攬著!串成項鏈的四枚珍珠：A、C、G、T>>> 實驗材料的純度是100%嗎>>> 換一種角度看雜質>>> 研究的質感>>> 貫穿生命現象全部的結構>>> 拉開分子生物學的序幕
4.絕處逢生兩條美麗的旋轉鏈跳起了輕盈的舞蹈，慢慢地，生命誕生了。埃爾文·查戈夫的難題>>> 成對結構>>> 生命的自我複制系統>>> DNA 是怎樣進行複制的>>> 一個相貌平平的矩形儀器被大家奉為珍寶>>> 從DNA的大森林裏尋找特定的目標
5. 沖浪者拿到了諾貝爾獎人類製造生命始於一個像微波爐一樣的機器，一場大革命爆發了!
研究室裏的等級制度>>> 博士研究員是個小兵角色>>> 這個技術員非同一般>>> 沖浪者的心靈裸舞
6. 世紀大發現的前夜沒有“黑暗夫人”拍攝的那張關鍵性照片，曙光會那麼快來嗎?論文的價值由競爭對手說了算>>> 天使也會墮落的吧>>> 關於20世紀最大發現的疑問>>> 為DNA拍照的年輕女科學家>>> 將歸納法進行到底>>> 被盜走的X射線衍射照片7.狂熱的追求
世紀大發現是科學史上的一樁剽竊案嗎?非常微妙的說辭>>> 做好准備的人>>> 那安安靜靜的熱情>>> 偉大發現的內幕>>> “薛定諤的貓”
8. 原子愛運動我們的身體為什麼這麼大，又恰好這麼大呢?全是原子運動的功勞!小貝殼為什麼如此漂亮>>> 原子的平均化行為>>> 我們的身體為什麼這麼大>>> 生命形態受限制之謎>>> 動態秩序是生命的保證
9.動態平衡生命到底是什麼?答案隱藏在一種守紀律、講秩序的運動中。生命是運動著的狀態>>> 給運動的粒子做上標記>>> 跟蹤重氮的行蹤>>> 動態的“趨勢 ” >>> 生命保持著動態平衡
10. 蛋白質之間的輕吻
生命體都那麼堅強，是因為蛋白質都這般柔弱。
沒有圖案的拼圖遊戲>>>蛋白質的形狀>>>蛋白質結構的互補性是立體的>>>有時親密，有時孤獨>>>神奇的蛋白質清除機能>>>生命可變性的實現>>>生物學上的3D拼圖
11.內部的內部是外部
難以理解嗎?看看細胞內部蛋白質當逃兵的驚險經曆就知道了。
“研究室裏的奴隸” >>>細胞膜是道防護牆>>>肝髒裏每天都有新士兵誕生>>>細胞內的蛋白質外逃了>>>內部的內部是外部>>>一條動態通道連接細胞內外
12.膜動態
細胞膜這道堅固的護城牆竟然城門洞開，細胞還有安全感嗎?
紐約曼哈頓的振動>>>細胞膜發生了高速變形>>>精妙的膜動態>>>尋找未知的“蝴蝶” >>>採集蛋白質的方法>>>進一步的提煉
13.膜形成
定居在神奇地帶的蛋白質為細胞做了一身美麗的衣裳
與競爭對手爭分奪秒>>>GP2的奇妙行為>>>膜形成的過程>>>地毯式搜查>>>春天來到了實驗室
14.基因敲除
小段基因被去掉的小老鼠給人類生命帶來的是福是禍?
如果出現紊亂就太好了>>>通過“外科手術”破壞設計圖>>>基因敲除實驗的障礙>>>129品系實驗鼠帶來了曙光>>>令人贊歎的胚胎幹細胞>>>奇美拉老鼠誕生了
15.生命的未來
沿著時間軸前進的生命可以重新組裝或逆轉重來嗎?
基因雖然被敲碎了……>>>瘋牛病的感染性蛋白質>>>對遺傳基因進行不完全置入>>>生物體具有時間性>>>動態平衡的寬容性>>>顯性失活現象>>>生命永遠不可能逆轉和重複
後記 生命在危險中獲得了平衡
序言 生命的鑰匙藏在哪裏?
我現在住的地方離多摩川非常近，所以經常過去散步。那掠過河面的風讓人覺得心情格外舒暢。再看看水裏，裏面生活著各種各樣的生命。從水面上突出來的三角形的小石頭上，露出來的是烏龜的鼻尖;那在水裏晃來晃去，看上去像是線頭的，其實是小魚群;還有那與水草纏繞在一起，跟垃圾似的，其實是蜻蜓的幼蟲……
看著看著，我就想起我剛剛上大學時，生物學老師問過我們的一句話：“人雖然能夠在一眨眼的工夫內就把生物與非生物區分開來，但是，是根據什麼進行區分的呢?所謂的生命，究竟是什麼呢?在座的各位能給它下個定義嗎?”
我熱切地期盼著，然而，老師並沒有給出什麼明確的答案。他只是在課堂上列舉了一些生命的特徵，比如說，由細胞構成，有DNA分子，通過呼吸產生能量，等等。不久，暑假到了，這門課也就結束了。
我們在給什麼東西下定義的時候，如果對其屬性進行列舉說明，是很容易的。但是，如果要對其本質進行明確的說明，那可就不是一件簡單的事情了。關於這一點，我上大學不久就意識到了。現在再重新回想一下這個問題，我覺得我還是沒有找到什麼明確又正確的答案，總覺得自己心中的那塊大石頭沒有落地。所以，這20多年來，我仍在不停地進行著探索。生命是什麼呢?生命就是一種能夠進行自我複制的系統。生命科學發展到20世紀，給了我們這樣一個答複。1953年，科學領域的專業雜志《自然》上刊登了一篇僅有1000多字的論文(也就占了一頁的篇幅)。然而，就是這樣一篇短短的文章，卻提出了DNA是由兩條方向相反的互相結合在一起的鏈構成的結構模型。生命的神秘性就在於它的雙螺旋。對此，人們深信不疑，因為它的結構實在是太美了。
這裏其實還有更為重要的一點，那就是，這一結構還暗示著其重要的功能。撰寫這篇論文的兩個年輕人--沃森和克裏克，在他們文章的最後，還若無其事地寫道：“我們並不是沒有注意到，這一對稱結構立即使人聯想到遺傳物質可能有的複制機制。”
DNA 的雙螺旋結構，是可以互相進行複制的對稱結構。如果我們把這對對稱結構解開，就是底片與照片的關系。以照片為基礎，能夠製造出新的底片，同樣，也可以原來的底片為基礎，產生新的照片。而含在照片或者底片裏的密碼，就是我們所說的遺傳基因資訊。這就是生命的“自我複制”系統。當新的生命誕生的時候，或者是細胞進行分裂的時候，就是通過這個結構進行資訊傳遞的。
DNA結構的揭開，在分子生物學史上具有劃時代的意義。DNA上的密碼，是細胞內部微粒的序列，科學家們也對其進行了破解。進入20世紀80年代之後，科學家研究出了通過小型手術對這些序列進行重組的方法，即DNA重組技術或遺傳工程誕生了。於是，分子生物學也就迎來了黃金期。
本來，我一心憧憬著做一名像法布爾、今西錦司這樣的科學家，在草地上追逐昆蟲，在水邊釣釣魚，但是，後來也被卷進了分子生物學的這股浪潮中來。不，其實不是被迫的，更貼切一點來說，是我自己主動地闖進這個微觀分子世界中來了。因為在這裏，才有生命的鑰匙。如果從分子生物學的生命觀角度來看，所謂的生命體，就是由微細的零件組成的模型，即它其實只不過是一種分子機械，是笛卡兒機械生命觀的最終形式。如果說生命體是分子機械的話，那麼，就可以通過一系列巧妙的操作，對其進行“改良”吧。即使不能一步到位，也可以人為地使其中某一個零件無法正常工作，然後通過觀察生命體的變化，從中判斷出這一零件的功能吧。也就是說，我們可以對生命體的結構在分子這一層次上進行分析。基於上述的猜想，科學家們研究出了“遺傳基因變異動物”。比如被進行過基因敲除實驗的小老鼠。我對肝髒的某一特定部分產生了濃厚的興趣。我們知道，肝髒是分泌消化酶，分泌胰島素，控制血糖值的重要器官。我認為自己感興趣的這部分，從其所處位置及數量來分析的話，作用應該非常大。我採用了DNA重組技術，並將這部分的DNA片段從DNA中提取出來。於是，一隻欠缺這部分DNA片段的小老鼠就誕生了。
這是一隻部分DNA片段被敲除的小老鼠。那麼，在小老鼠的成長過程中，有沒有什麼變化發生呢?我想通過觀察來判斷。我覺得這只小老鼠可能會無法順利地分泌消化酶，導致營養失調，或者它的胰島素分泌會有異常，引發糖尿病。
我們投入了大量的時間與研究經費，最終獲得了符合條件的小老鼠的受精卵，然後將其放到一隻母老鼠的子宮裏，靜靜地等待著小老鼠的誕生。小老鼠平安地出生了。那麼，這只鼠寶寶最後發生了什麼變化呢?我們一個個都屏住呼吸，耐心地觀察著。
小老鼠一天天地很快成長起來，不久就成為一隻成年老鼠了。然而，在這一過程中，我們沒有從它身上看出一絲一毫的差異。小老鼠既沒有營養失調，也沒有患上糖尿病。隨後，我們又對它的血液進行了研究，我們還拍下了它在顯微鏡下的照片，一切的一切，我們都進行了縝密的研究。盡管如此，我們還是沒有發現它有任何異常。這讓我們感到十分困惑，究竟是怎麼回事呢?事實上，在這個世界上，還有很多很多的科學家跟我們一樣，滿懷期待地看著小老鼠一天一天地長大，但是卻沒能發現它有任何異常，這讓他們感到困惑，感到失落。因為如果實際結果與預想截然不同的話，就沒法作研究發表，也就沒法寫論文，那麼，這一課題也就無法拿來作為研究實例了。事實上，這種情況不是很多嗎?
最初的時候，我也感到非常失落。當然了，直到現在，我還仍然覺得比較失落。因為我一直在考慮，生命的本質不就是在那兒嗎?
我們通過遺傳基因敲除實驗，將其中的一個“拼圖塊”完全除去，再通過一些方式進行彌補，又會形成一個完整的整體，即使這樣，新的生命體也不會有任何的機能不全。生命其實就是由各拼圖塊組成的類似於模型一樣的物體，其內部存在著我們難以言表的重要特性。這裏面存在著一種“動力”。我們之所以能夠對這個世界上的生物與非生物加以區分，不正是因為我們感受到了這種“動力”嗎?那麼，在這裏，“活動”的東西究竟是什麼呢?
我想起了一位猶太科學家。他還沒能發現DNA的結構，就自殺了。他的名字叫舍恩海默。他是最先發現生命體中存在“動態平衡”的科學家。我們所食入的分子，很快就能分散到我們全身各處，然後在那裏作短暫的停留，然後在下一瞬間，排到我們的體外。也就是說，我們的身體和模型是不同的，它並不是由靜態的零件組裝而成的分子機械，而是在動態環境下形成的。
本書的內容就在於，以舍恩海默的這種“動態平衡”理論為基礎，來研究將生物與非生物區別開來的到底是什麼，以及重新審視我們的生命觀。對我個人來講，這與我上大學一年級時老師提到過的那個問題是很接近的，那就是：所謂生命，是什麼?
福岡伸一
紐約，紐克大道，66街
石油大王洛克菲勒在這裏修建了一座聞名世界的科學殿堂……
紐約曼哈頓一角
曼哈頓是美國紐約市的一個區，這裏摩天大樓林立。
它本身是個島嶼，被兩條河流所環繞，西部是哈德遜河，東部是東河。曼哈頓島南北狹長，但是人口分佈卻相當密集。市區環線遊船是這兒一種相當不錯的交通工具，它能帶領我們去切身體驗到曼哈頓的魅力所在。
船從哈德遜河岸邊出發，一路南下。沿途我們在繞過曼哈頓島南端的時候，可以眺望到自由女神像，那裏還有高高聳立的世界貿易中心大樓。這時，船進入東河，然後一路往北返回，可以看到華爾街的高樓群、紐約馬拉松的必經之地布魯克林大橋。
不久之後，很時尚的聯合國總部大樓，很有藝術裝飾感覺的克萊斯勒大樓，極高的帝國大廈，等等，所有這些看點，都一個接一個地呈現在我們的眼前。對了，還有搬運沙石和垃圾的船也從我們身邊駛過。
經過了那些高聳入雲的高樓大廈，船沿河流繼續前行。這時映入我們眼簾的是一些毫無特點的普通公寓群，而正當遊客們看得開始厭倦的時候，船就到了曼哈頓島的北部。這裏有工廠、排水管道、引導線路等，相當於是黑人居住區了。
船返回到了哈德遜河。在河口處我們可以看到，哈德遜河就像蔚藍的大海一樣廣闊。於是，我們的視野也變得開闊起來。風掠過這條大河的河面，而我們的觀光遊船則繼續順流而行。一眨眼的工夫，我們就回到了出發點。
這種觀光遊船因為可以帶領遊客們很輕松地欣賞到整個曼哈頓島的風貌而受到廣大遊客的青睞。但是，也有很多遊客雖然人在船上，卻忽略了一些看點。讓我們來重播一下“錄像”，就從剛剛我們提到的搬運沙石和垃圾的船從我們身邊駛過的那個地方開始吧。
對，就是在這個地方，正當遊客們看那些摩天高樓看煩了的時候，這兒出現了一座吊橋，使人眼前一亮。這座橋就是皇後區大橋。它把曼哈頓區與皇後區連接到了一起。曼哈頓的街道號碼是由南往北遞增的，如果按街道號碼來數的話，這座大橋位於59街。在 西蒙的歌中曾經提到過這座橋。
觀光遊船通過皇後區大橋後，一群古老的低層建築立即呈現在我們眼前。這些建築物的磚都是紅色的，而船上幾乎沒有遊客注意到這個。當然了，這裏也沒有路標之類的東西對這些建築物作個說明。但是，也許就是在這兒，野口英世(HideyoNoguchi)曾經留下了他那匆匆忙忙的腳印，而奧斯瓦爾德•艾弗裏(OswaldAvery)也可能曾經多次來到這裏。雖然我們不應該拿自己與這些偉人相提並論，但是，曾經在很長的一段時間內，只要一想到他們，我的心中就充滿了一種自豪感，就會覺得自己是屬於那個地方的。
洛克菲勒大學圖書館裏的雕像
紐約有所大學叫洛克菲勒大學，很少有人知道這所大學。我們這裏所說的“洛克菲勒”，可不是那個位於曼哈頓中心的，到了冬天就有很大的聖誕樹點亮的，甚至還有滑冰場的洛克菲勒中心。
這所洛克菲勒大學靜靜地矗立在東河岸邊。如果從地理位置來看，這裏應該是紐克大道的66街。紐克大道是縱貫曼哈頓島南北的一條主要的幹道，位於曼哈頓島的最東部。通常情況下，不會有什麼遊客來這兒。我想，即便是當地的紐約人，恐怕都極有可能會把這個四周被綠樹環繞的地方當成是公園之類的場所吧。在紐克大道的主幹道與66街的交彙處，有個小門，在這個小門的旁邊，豎著一塊牌子，只有看到上面的文字，人們才能知道原來這是一所大學。牌子上寫的是：
洛克菲勒大學
為了人類的進步
這所大學是20世紀初期，洛克菲勒為了推動美國醫學研究事業的發展而設立的，當時是叫洛克菲勒醫學研究所。這裏的中央大廳以及幾棟研究大樓，都是當年比較典型的一些建築。我們從這些建築裏的羅旋狀的台階以及天花板等地方可以看出，當年的設計師在設計的時候是下過一番功夫的。
這裏曾經彙集過來自世界各地的頂尖人才，他們尤其擅長基礎醫學和生物學，並在這一領域有著一個又一個的新發現，為把這一領域的中心由歐洲向美國轉移作出過巨大的貢獻。這裏還出現過若幹名諾貝爾獎的獲得者。但是這裏，我想說的不僅僅是這些輝煌的曆史。
我第一次來這所大學，是20世紀80年代末。初夏的風輕輕掠過曼哈頓道路兩邊的樹。當時我在一個分子細胞生物學研究室裏工作。這個研究室在這裏最古老的一座建築--醫學樓的5樓。透過這個研究室的小窗戶，就可以遠遠地看到東河。就是在這條河上，觀光遊船載著無數的遊客，日複一日地往返於東河與哈德遜河之間。我沒有從河上看過這兒的街道，我都是從研究室的窗戶往外看的。而正是這樣簡簡單單的眺望，讓我覺得，自己是屬於這條街道的，於是我心中的自豪感就油然而生。
為了讓師生們避免紐約冬天的寒冷，洛克菲勒大學將各個分散的建築物都用複雜的地下通道連接到了一起。我經常在實驗的間隙， 穿過地下通道，到圖書館裏去。這兒的圖書館是全天候開放的。到了圖書館，我會坐在圖書館藍色的椅子上，先做一次深呼吸，這真地令人心情很舒暢。這個圖書館裏幾乎沒有什麼人來，所以就顯得格外安靜，這讓我覺得很安心。當然了，在某些情況下，我也會一個人在這裏莫名其妙地傷感起來。在圖書館的2樓，靜靜地立著一尊黑色的胸像，我就經常一個人站在這尊胸像面前發呆。有一天，我像往常一樣來到圖書館，一邊嘩嘩地翻著最新的雜志，一邊漫不經心地瞅著那尊胸像上的說明。我無意中看到，那上面刻著“HideyoNoguchi”幾個字。啊，原來野口英世之前也在這裏待過。這是一個克服了貧窮與殘疾，獨自一人遠赴重洋到美國留學的世界級學者，這是一個功成名就的大人物，同時也是早期在美國作研究中途不幸逝世的人物。在日本，沒有一個人不知道這個偉人的故事。
但是，在洛克菲勒大學，關於野口英世的評價卻跟我在日本聽到的完全不同。我曾經試著問過洛克菲勒大學的幾個同事，他們誰也不知道圖書館裏的那尊胸像是誰。
不被認可的野口英世
我手頭有本洛克菲勒大學定期出版的刊物，是2004年6月出版的。在這本雜志裏，有一篇關於野口英世的報道，口吻看上去顯得很微妙，有諷刺的味道。
報道上說，曾經有那麼一段日子，在洛克菲勒大學的門口，每天都聚集著大量的日本遊客，他們一再地央求門衛，希望可以允許他們到圖書館的2樓上去，他們想看看那兒的野口英世胸像。還有一天，有個旅遊公司組織了3輛大型客車的遊客來參觀。這些日本人都很虔誠地依次在野口英世的胸像前拍照留念。因為那段日子圖書館裏人流量太大，把那兒的管理人員忙得好辛苦。
這篇報道明顯帶著歧視。在這裏，有件事情是他們無論如何都無法理解的。那就是，在那年秋天，日本鈔票重新改版，在新版的1000元鈔票上出現了野口英世的頭像，他是日本國民心中的英雄。在把野口英世在日本人心中如何如何偉大介紹一番後，報道又用諷刺的口吻對此進行了猛烈的攻擊。
在這裏，在美國，野口英世是不被認可的。他們對野口英世的評價，與日本人對野口英世的評價，是完全不同的:
野口英世在洛克菲勒大學裏度過了他生命中的20 個年頭。而這20 年，恰恰是洛克菲勒大學剛成立的20 年。如今，在洛克菲勒大學的校園裏，關於野口英世，我們幾乎找不到什麼痕跡了。他的研究成果，即梅毒、小兒麻痹症、狂犬病、黃熱病等領域的研究成果，所有這些功績，雖然在當時得到了認可，也贏得了極高的贊賞，但是，由於他的研究理論裏面充斥著矛盾與混亂，所以不久以後，就被宣佈為錯誤理論。而野口英世本人，在人們心中也只不過是個酒鬼，一個花花公子的形象。於是，他在人類醫學史上也沒有成為什麼主流人物，而僅僅是一個匆匆過客而已。
而如今，他在圖書館裏原有的靜謐也被蜂擁而至的日本遊客打破了，對此，作為個人，我覺得非常難過。
這裏曾經還有一個人，他也為洛克菲勒醫學研究所的創立作出了傑出的貢獻，這個人就是著名的醫學研究者弗萊克斯納，他成功地分離出了赤痢菌，被稱為美國近代基礎醫學之父。
1899 年，弗萊克斯納訪日。在日本，他遇到了野口英世這個有著遠大抱負的年輕人。於是，弗萊克斯納宣佈，要不惜一切代價，全力支持野口英世作研究。弗萊克斯納剛回國，野口英世就緊跟著到了美國。這讓弗萊克斯納大吃一驚。但是緊接著，他就安排野口英世做了他的實驗助手。很快，在他的支持下，野口英世不停地有著各種新發現，他還培養出了梅毒、小兒麻痹症、狂犬病、黃熱病等病的病原體，寫了200 多篇論文。200 篇，這個數目在當時是很令人震驚的。一時間，人們開始紛紛議論，甚至預言他將拿到諾貝爾獎。作為繼巴斯德與柯赫之後的又一名人，他有了“病原體獵手”的稱號。與此同時，他的出名也極大地提高了洛克菲勒醫學研究所的聲譽。所有這些，都是不爭的事實。
1928 年，野口英世赴非洲研究黃熱病，不幸感染黃熱病病毒去世。整個洛克菲勒醫學研究所都為他默哀，弗萊克斯納還親自為他操持了葬禮。他們還拜託雕刻家為野口英世雕刻了一尊胸像，擺放在學校的圖書館裏。
巴斯德與柯赫的研究理論都經受住了曆史的考驗，而野口英世的卻沒有，他的絕大部分主張在今天看來都是錯誤的。他的論文，不知道被扔在了圖書館裏哪個黑暗的、發了黴的角落裏，靜靜地被曆史沉澱，就像他那尊上面蒙滿了灰塵的胸像一樣，早已經被人們忘得一幹二淨了。
那麼，野口英世的研究理論究竟只是個單純的錯誤呢，還是他故意編造了一些所謂的研究數據，以此來欺騙世人?現在，我們都不得而知了。但是，有一點我們是可以肯定的，那就是，他對弗萊克斯納的知遇之恩的報答，以及他那時時刻刻都渴望重新審視當時日本學術風氣的心情。從這個意義上來講，野口英世仍然算是一位典型的日本人。
野口英世離開人世50年後，其研究成果才開始得到重新評價。當然了，這評價是由美國的研究學者作出來的。這個人叫伊莎貝爾，她寫了一本書叫《野口和他的贊助人》。從這本書中我們可以看出，野口英世的研究理論在今天看來，幾乎毫無價值可言。書中還得出一個結論，那就是，當時的權威弗萊克斯納一直在他的背後支持著他，是弗萊克斯納阻止了當時對野口英世的批判。在日本，有部關於野口英世的作品叫《遙遠的落日》(渡邊純一著，1979)，這本書毫無粉飾地再現了野口英世當時的生活。在書中，野口英世是一個生活落魄、特立獨行的人，他欺騙未婚妻，背叛恩師，他的所有生活都被渡邊純一描寫得活靈活現。
盡管如此，但類似的評論在日本是寥寥無幾的。他在日本人民的心中一直都是一個偉人的形象，他是日本人心目中的神話。乃至後來，他的肖像被印在了日本的1000元鈔票上。這事說起來，的確是耐人尋味的。從這個意義上來說，洛克菲勒大學的雜志上出現那種報道，也就不足為怪了。
難以置信的發現
如果從公平的角度來講，有一點是不容置疑的，那就是，野口英世發現了在當時的條件下很難發現的東西。在那個年代，狂犬病、黃熱病等病的病原體還是一種不為人知的病毒，因為這種病毒實在是太微小了，在當時的顯微鏡下根本無法成像。這種矛盾是不可調和的，就像他對當時一直不肯接受他的思想的日本產生的憎恨，和對收留他的美國產生的熱情一樣，始終無法達到統一。
一種傳染病必定會有一種病原體。病毒以病原體為媒介，從一個人的身上傳播到另一個人的身上，有的時候還會從動物身上傳播到人的身上。那麼，病原體這個東西究竟是怎樣為我們人類所認識的呢?
我們來做一下假設。假設你是一名研究者。在一支封閉的試管中盛有從患有某種疾病的患者身上提取的體液，這種體液裏面可能含有病原體。所以，為了以防萬一，你必須採取充分的防護措施。例如，為了不讓樣品與肌膚發生直接接觸，你需要戴上橡膠手套，為了防止體液裏的泡沫濺到你臉上，你還要戴上一個大口罩。另外，你還要穿白大褂。所有這些物品，你使用過後都不得隨意丟棄，而要先集中到一起，在120℃的高溫下進行消毒，殺菌1小時後才可以扔掉。為此，你身邊還得備有一個超厚的塑膠纖維製成的廢棄袋子才行。
病原體是非常非常小的，當然我們也就無法用肉眼看到了。人類能用肉眼觀測到的最小粒子的直徑大約為0.2毫米。而要想看到這麼小直徑的物體，還得首先保證我們的視力足夠好才行。一般情況下，人類無法用肉眼觀測小於1毫米的物體，如果你說你看到了，那麼其實是你的想像力發揮了一定的作用。引發疾病的病原微生物，也就是病菌，通常情況下是呈球狀的，直徑在1納米左右。如果把人類勉強能看到的微粒看成是橄欖球的話，那麼病菌就只有仁丹那麼大了。為了能夠觀測到這個病菌，我們唯一的方法就是使用顯微鏡。早在19世紀80年代，人們就已經發明瞭光學顯微鏡，到了20世紀初，也就是野口英世所處的那個年代，其性能就很不錯了。
在試驗臺上小心翼翼地將試管打開，用吸移管將體液轉移到玻璃切片上來，一定要輕輕地、少量移動，之後將試管口封好。接著，在玻璃切片上蓋上蓋玻片，將體液均勻攤開。然後將其快速移到顯微鏡下。這時，你要屏住呼吸，仔細觀察顯微鏡裏面的景象。同時，你需要一邊觀察一邊對焦。於是，最初很模糊的東西開始在你的視線範圍內慢慢成像。這是什麼?突然，你覺得後背發涼。顯微鏡下，你看到很多微細的像米粒一樣的東西，這些東西緊緊地排列在一起，有秩序地慢慢蠕動。
對，就是這東西。這正是導致疑難雜症的病原體!你大叫：“我終於發現病原體了!”於是，你趕緊開始寫論文准備發表……
確定病原體的路上陷阱不斷
為了不使你這一偉大的科學發現成為曆史上一朵沒有果實的花朵，或者說，為了使你的這個發現不被曆史遺忘，你的邏輯思維需要有多縝密呢?最起碼的，在實驗前做病毒防護措施時你必須極其慎重。同時，你還應該再做一個對比實驗。
再取一支試管，這次試管裏需要盛放的是從一個健康人身體上提取的體液。另外，這個人的性別要與之前的患者相同，年齡相仿，其他條件也要盡可能地接近。至於體液的提取時間、提取方法等，也都要相同。然後，將其拿到顯微鏡下來做確認。還有，吸移管、玻璃切片等所有的實驗工具都要換成全新的，為了以防萬一，橡膠手套、白大褂、口罩等也都要通通換掉。之所以要這麼做，是為了防止其他微量物質在不經意間混入到體液中，使體液裏增加原本沒有的東西而導致“交叉感染”。就這樣，在事前充分准備的基礎上，開始對從健康人身上提取的體液也就是對比體液來進行觀察。
如果說，在這種情況下，你也同樣發現了若幹微細的像米粒一樣的東西緊密排列在一起，有秩序地蠕動，那麼，你之前得出的結論就毫無意義了。因為你所發現的這種東西，無論在正常人身上，還是在患者身上，都是存在的。也就是說，這種東西只是人體內一種普通的微生物，與疾病一點兒關系都沒有。這個時候，你就需要冷靜下來了，你需要重新返回到你的出發點;與此同時，你的實驗也要從零重新開始。
相反地，如果無論怎麼觀測，都無法從健康人的體液裏看到這種東西，他的體液裏面非常幹淨，什麼都沒有，當然也就看不到一點兒像米粒一樣的東西在有規律地蠕動，這樣會怎麼樣呢?如果是這樣的話，那麼就說明我們實驗的第一步就算完成了。同時，我們也可以初步得出“患者與健康人的體液之間存在差異”這樣一個結論。但是，我們的實驗報告上，也只能寫上“患者與健康人的體液之間存在差異”這一句話。
當然了，現在高興還為時過早。因為我們還需要做更多的實驗，來做進一步的證明。這就需要你千方百計地搜集盡可能多的患有這種疾病的患者的體液。同時，為了做實驗對比，你還需要搜集若幹健康人的體液。除此之外，你還需要通過做這些實驗來證明以下觀點：患者的體內是“一定”存有這種微細的有規律蠕動的像米粒一樣的微生物，而健康人的體內則沒有。那麼，這樣的對比實驗我們需要做多少次比較合適呢?一般來說，如果是種非常罕見的疾病，做10例實驗基本上就可以完成初步的實驗報告;而如果患者非常多的話，比如說是在大範圍內傳播的一些流行疾病的話，那麼你就需要做更多的實驗來支持你的結論。
在這裏，我們要證明的是“患者體內一定存在這種微生物，而健康人體內則沒有”。但實際上，也會出現這樣的情況，那就是，患者的疾病特徵很明顯，但是在觀測他們的體液時，卻怎麼也找不到這種微生物。如果在觀測過程中出現了這樣的情況，該怎麼辦呢?也許，你會在你的試驗報告書上數據那一欄裏偷偷地做一下手腳，那麼這樣一來，你的論述就會“更加有說服力”了。
但是，這是一種學術造假。如果你想成為一名純粹的研究者的話，就不應該也不能這麼做。作為一個研究者，在實驗的過程中肯定會出現這樣或那樣的例外情況或誤差。然而這僅僅是一種失誤(比如，你提取體液的方法不當，或者保存體液的條件不合格，在調制體液時操作有誤，用顯微鏡觀察體液的方法不對，等等)，這些是在實驗過程中經常會出現的問題。
當然，在這種情況下，你可能還會有別的什麼新發現，比如，病原體在刹那間從患者的體液中消失，潛伏到了其他特殊的部位;雖然患者的症狀與這種疾病的症狀很相似，但是其實患者得的卻是另外一種疾病，等等。
除此之外，也會有反例。比如說，健康人的體內也有這種微生物，對此你要作出合理的解釋，而要作出這個解釋，往往不那麼容易。但是事實就是事實，是我們所必須要接受的，因為也許我們可以對體液中含有這種微生物的健康人進行疾病預防。
就這樣，做上10次實驗。如果你能確定其中的8-9例患者的體液內含有這種微生物，那麼，作為一個研究者，確認病原體的第二步也就完成了。在某些情況下，如果你只檢測出了一半的患者體液內含有這種微生物，那麼也可以認定這種疾病與體液裏的微生物有關，這是因為，病原微生物是活的，並不總是能從體液中檢測出一定量來。但是，別急，極可能，後面還有一個更大的陷阱正等著你往裏跳呢!
鮮為人知的英雄
鮮為人知的英雄走廊裏悄悄走過一個“外星人”，他似乎掌握了遺傳的秘密。
因果關系：是“嫌疑人”還是“罪犯”
我們怎樣才能證明是特定的一種病原體誘發了一種疾病呢?首先，要確保這種病原體是從患有這種疾病的患者的體液裏檢測出來的。
如果我們經過反複、縝密的實驗，證實了在顯微鏡下確實可以看到患者的體液中含有這種病原微生物，而在健康人的體液中則沒有，那麼我們是不是就可以說，這種微生物就是誘發這種疾病的病菌呢?答案是否定的。
的確，犯罪嫌疑人總是在犯罪現場被發現，但是，人們卻往往很難找到他們犯罪的證據。也就是說，如果僅僅只是從患者的體液內找到了這種微生物，是無法判定就是這種微生物直接導致了這種疾病的。我們最多可以得出這樣一個結論：這種疾病與我們所檢測到的這種微生物之間存在著某種聯系。為了證明這種關系是因果關系，我們還需要進一步做實驗。而野口英世恰恰是在這兒掉進了陷阱裏。
一種微生物是誘發一種疾病的“原因”，這種疾病是微生物所誘發的“結果”。為了證明這一點，以下心裏准備是必須的：雖然說觀察是自然科學最重要的手段，但是有的時候也會出現無論我們怎麼觀察，實驗都毫無進展的情況。另外，即使我們通過觀察發現了病原微生物與疾病之間的關系，也不能因此就斷定二者之間是因果關系。那麼，要判斷上述關系是不是因果關系，我們就需要做進一步的實驗。在這裏，我們稱這種實驗為介入實驗。
什麼是介入實驗呢?我們可以按字面意思來理解，就是人為地製造一些可能誘發疾病的狀況，然後進行實驗，看最終出現的結果跟我們所預想的是不是一致。在這裏，就是“用吸移管將顯微鏡下觀測到的微生物吸出來”，然後將其與健康的實驗動物接種，看接種之後這只原本健康的動物會不會生病。
野口英世當年肯定也做了這種介入實驗。他把患者身上提取到的體液拿到顯微鏡下觀察時，也發現了這種特殊的微生物，而且，當他把這種微生物與健康的動物接種後，也誘發了疾病。那麼，這不正好證明瞭這種特殊的病原體是存在的嗎?很遺憾，答案也是否定的。他只是想看到他以前沒有看到的東西而已。
我們說過，在介入實驗中，需要“用吸移管將顯微鏡下觀測到的微生物吸出來”。這是本實驗的關鍵。在這些用吸移管吸出來的體液中的的確確含有微生物。將這些體液注射到別的動物身上，這些動物也得了相同的病。在顯微鏡下，我們可以看到這些明亮的、透明的液體中有規律地蠕動著微生物，別的什麼都沒有。但是事實上，用吸移管所吸取的這些液體中，除了微生物，是不是還有別的2 什麼物質，我們無從知曉。
人的視野只局限在自己所能看到的範圍內，是無法想明白那個透明的液體的。一種可能是，出現在我們視野範圍之內的微生物並不是引起疾病的真正兇手，而只不過是侵入我們體內，使我們身體變弱的一種隨機的感染體而已。或者，在透明的液體中雖然我們什麼都看不到，但實際上裏面卻潛藏著微細的東西，只不過這種微細的東西在顯微鏡下無法成像罷了。發現病毒第一人
有一種很奇怪的病叫煙草花葉病。這種病能使煙草葉子形成黑色的花葉斑紋，從而導致煙草業蒙受巨大的損失。
如果健康的煙葉碰到了這種患有花葉病的煙葉，那麼，不久之後它上面也會出現黑色的花葉斑紋，即這片煙葉也會得花葉病。那麼我們可以得出結論：這種花葉病是可以相互傳染的。既然是種能相互傳染的病，那麼就應該存在一種能夠導致這種病的病原體。但是，科學家們將生了病的煙葉和從病葉中提取的液體等放到顯微鏡下觀察後，卻未發現什麼異常的微生物。
19世紀90年代的時候，俄國有一個叫伊凡諾夫斯基的研究者，他想觀察一下病原體的大小。在實驗過程中，他使用的是在低溫下燒制的未上釉的陶板。這塊陶板呈網狀，上面分佈著無數個微細的小孔。如果在陶板上方滴些水，水就會浸濕這些小孔，並且從陶板的下方滲出去。
我們假設水中有微生物，比如大腸菌或赤痢菌之類的單細胞微生物，這些微生物不管有多小，其直徑都在1納米左右或遠遠小於1納米，而這塊陶板上小孔的直徑則是它的直徑的1/10～1/5。所以，單細胞微生物是無法通過這些小孔的。
也就是說，這塊陶板具有過濾含有微生物的水的功能。如果我們將衛生條件很差、裏面含有若幹病原體的水(即直接飲用後可導致人生病的水)用陶板進行過濾的話，這些水就能得到淨化。如今，這一點已經作為一種生活常識為人們所接受了。在這裏順便說一下，一些發展中國家為了提高國民的衛生水平而向國民發放過濾瓶，其使用原理跟陶板是一樣的。只不過上面安裝的不是陶板，而是由高分子製成的網狀的很薄的過濾嘴。過濾嘴上網眼的大小一般為0.2納米左右。
伊凡諾夫斯基使用剛剛提到的陶板，對從患有花葉病的煙葉中提取的液體進行了過濾。按理來說，從陶板下方滲出來的液體中應該不含有病原體。但是，最終的實驗結果卻與我們想像的大相徑庭--在陶板的過濾液中，仍殘留有大量能導致花葉病的微生物。這是一種能穿過陶板上那些微細小孔的微生物!其直徑小於單細胞微生物直徑的1/10，在光學顯微鏡下是無法觀測到的。當然，過濾液體中能含有這麼微細的病原體，在當時是誰也沒有想到的。就連伊凡諾夫斯基本人，也沒有馬上相信自己的這一實驗結果。
一般來說，在實驗過程中，研究者如果得到了與自己預期不一致的結果，他們首先會考慮是不是自己在實驗過程中的某個環節出現了錯誤操作而使實驗結果不盡如人意。毫不例外，在剛開始的時候，伊凡諾夫斯基也是這麼想的。他覺得可能是他使用的陶板不合格，或者是陶板上的小孔太大，而導致病原體隨著過濾液體一起滲2 到了陶板的另一側。
如果存在這種“合理的疑問”，科學家通常情況下都會再去做對比實驗。伊凡諾夫斯基在做對比實驗時，使用了相同的陶板來過濾直徑為0.2納米的大腸菌，看大腸菌能不能通過陶板。只要大腸菌能通過，哪怕只通過一點兒，都能說明這塊陶板上哪個地方出現了裂縫;如果不能，則說明引起花葉病的病原體是一種比大腸菌還小的微生物。伊凡諾夫斯基認為，這種微生物不是一種新的病原體，而是一種微小的細菌。
但是，就在這之後不久，荷蘭的一名研究者貝傑林克對花葉病再一次作了研究，最後，他得出的結論是：這種過濾性的病原體是一種“有生命力的感染性的液體”。這是人類曆史上首次提出的關於與細菌不同的微小的感染粒子的說法。這就是病毒的發現。於是，作為最初的發現者，伊凡諾夫斯基再也不想沉默下去了。很快，他提出了發現優先權的說法，也就是說，伊凡諾夫斯基成為了花葉病病毒最初的發現者。
病毒是一種生物嗎
病毒比單細胞生物還要小很多。如果我們把大腸菌比作是橄欖球，那麼病毒(雖然其大小根據種類不同而有所不同)就只有彈子球那麼大了。在光學顯微鏡下，因為其在顯微鏡成像界限以外，所以是無法成像的。人類能看到病毒，靠的是20世紀30年代之後發明的電子顯微鏡。電子顯微鏡比光學顯微鏡的倍率要高十倍甚至百倍。
野口英世是在1928年染上黃熱病去世的。那個時候，人們還不知道有病毒這個東西存在。而野口英世耗盡了一生去研究的黃熱病、狂犬病等，都是由病毒引起的。
科學家們最初在電子顯微鏡下觀測到病毒的時候，都紛紛感到不可思議。因為他們所觀測到的病毒，與之前他們所瞭解到的病原體是完全不同的，它有著規則的形狀，即使說成是“排列非常整齊”也完全不為過。
在科學家們眼中，病原體是一種柔軟的、彼此之間有著微妙的區別，並且有著很不規則形狀的脆弱的球體。而病毒則完全不同。它就像畫師畫出來的一樣，呈很漂亮的幾何形狀。有的是像正十二面體一樣的多角立方體，有的像蠶繭一樣呈螺旋狀重疊在一起，還有的像無人火星探測機一樣，呈機械狀結構。另外，同一種病毒擁有著完全相同的形狀。它們之間完全沒有大小或者是個性方面的差異。那麼，這是為什麼呢?這是因為，病毒是一種無限接近物質的存在體。
病毒無法攝取營養，也無法進行呼吸，當然也就無法排出二氧化碳和其他廢棄物等，即病毒是無法進行新陳代謝的。如果把病毒提煉到不與其他雜質混合的程度，然後在特殊條件下將其進行濃縮，就可以實現病毒的“結晶化”。而如果換成是不規則的病原體，這點是根本做不到的。結晶體排列都是非常規則的，病毒就好比是礦物質之類的不含雜質的物質。病毒的幾何學性來源於它那排列得很規律的衣殼。病毒就是一個來自於機械世界的微型模型。
但是，病毒有著其自身的特性，這一特性將它與單一物質劃清了界限。那就是，病毒是可以自我繁殖的。病毒具有自我複制的能力。這種能力是靠衣殼內部的單一分子來實現的。
病毒進行複制時，與“寄生者”很像。病毒是無法單獨存在的，它需要寄生在細胞上，這樣才能進行複制。它要附著在細胞的表面上，這裏的細胞就是病毒的宿主。病毒從它與細胞的接合處往細胞內部注入它自身的DNA(核酸包括核糖核酸(RNA)和脫氧核糖核酸(DNA)兩種)。這些DNA中包含著構築病毒所必需的物質。而作為宿主的細胞，則在不知不覺中就把病毒注入進來的DNA當成了自己的一部分，並以這些DNA為基礎，不停地複制病毒材料，它們又在細胞內部重新構造出新的病毒。這些新造出的病毒很快就破壞掉細胞膜，一起沖到細胞外部，去尋找新的宿主。
病毒介於生物與非生物之間，如果用“能夠進行自我複制”來對生命進行定義的話，毫無疑問，病毒是一種生命體。而病毒要寄生在細胞內部，依靠細胞來生存、複制，從這一點上來看，它又與寄生蟲沒有什麼區別。但是，如果僅從病毒粒子單體來看的話，它又只不過是無機的、硬質的“天然品”，並不存在什麼生命的運動。
病毒究竟是生物還是非生物，關於這個問題一直以來都存在著很大的爭議。直到現在，這個問題仍然沒有得到根本解決。這其實也是圍繞如何對生命進行定義而產生的論爭。本書的目的就在於此：生物與非生物之間的界限究竟是什麼?現在，我想來重新作一下定義。我的結論是，病毒不是生物。生命是一種可以進行自我複制的系統，我認為，把病毒定義為生物的條件還不夠充分。那麼，從生命的特徵來看，再對其他條件進行一番設置會如何呢?比如生命的運動性?這就需要我們保持一種微觀的想像力了。這正是我想探索的。我們有必要以此為前提，圍繞著“自我複制”這個概念的成立去做探討。為此，我們需要再次回到曆史的舞臺，再次回到紐約的鈕克大道。
未被歌頌的英雄
“の下の力持ち”這句話如何翻譯成英文呢?我一直比較喜歡使用的《日本口語辭典》上面是這樣解釋的：Anunsunghero(未被歌頌的英雄)。在這個詞條的解釋裏，還有這樣一句話：Heisdoinganexcellentjobthoughheisnotgettinganycredit(雖然他默默無聞，但他從事著卓越的工作)。這句話作為對這個詞條的解釋，是無可厚非的，但是總讓人覺得裏面欠缺了點韻味。
20世紀人類揭開了科學大發展的序幕，這是一個科學之花盛開的時代。那麼，究竟是誰最先拉開了曆史的帷幕呢?1953年，英國劍橋大學的傑姆斯•沃森和法蘭西斯•克裏克發現了DNA是雙螺旋結構，並且這一結構漂亮又簡單，這在當時轟動了整個世界。當時，沃森只有20幾歲，克裏克也只有30幾歲。這一偉大發現，使這兩個原本默默無聞的科學家一下子成為20世紀生命科學史上最耀眼的明星。這個理論使他們一夜成名，為他們鋪上了鮮豔的紅地毯，紅地毯一直延伸到他們在斯德哥爾摩拿到諾貝爾獎。不管怎麼說，他們是“被歌頌的英雄”。
正如本書的序裏所說，雙螺旋的重大意義不僅僅在於能夠創建一個美麗的結構，還在於這美麗的結構裏面蘊涵著機能。沃森和克裏023 克在他們論文的最後，毫不在意地這樣寫道：“我們並不是沒有注意2 到，這一對稱結構立即使人聯想到遺傳物質可能有的複制機制。”
DNA 雙螺旋結構是能夠互相進行複制的對稱結構。如果我們將這個雙螺旋結構分解開來，它們正好是照片和底片的關系。由照片重新製成底片，由底片製成新的照片，於是，就又形成了新的DNA雙螺旋結構。而在這裏，寫進這個雙螺旋檔夾裏的，無疑就是遺傳基因。這就是生命進行“自我複制”的系統，這是一個當新的生命誕生的時候，或者是細胞進行分裂的時候，可以進行遺傳資訊傳遞的系統。在這裏，我們知道瞭解開DNA的結構就使年輕的沃森和克裏克一舉成名的原因，那就是，他們讓我們知道了只有DNA才是傳遞遺傳資訊的最重要的物質。那麼，世界上第一個意識到DNA是遺傳基因的人又是誰呢?這個人就是奧斯瓦爾德•艾弗裏。
奧斯瓦爾德•艾弗裏
我在洛克菲勒大學作研究時，所在的那個研究室是在一個叫醫學樓的樓上，這座樓早在20世紀洛克菲勒大學創立之初就存在了。在這個樓的前面，有個很漂亮的大花壇，紐約漫長的冬天剛剛過去，這裏的鬱金香就盛開了。
這個樓的結構非常簡單，所有樓層的走廊都在中間，兩側是狹窄、雜亂的研究室。樓層是從地下2層到地上10層，幾乎所有的研究員都要用到樓裏很舊的電梯。我所在的那個分子細胞生物學研究所正好在這棟樓的中間--5層。走廊的盡頭有窗戶，透過這個窗戶，就能看到通常誰都不會去的階梯教室。我喜歡那兒的階梯。
階梯是長圓形的，由下而上呈螺旋狀。扶手的造型大概在當時很流行吧，上面的雕刻也很講究。如果從階梯的最上層往前面俯瞰，會看到細長的圓有規則地重疊在一起。如果一直這樣盯著看，就會覺得頭暈。這種幾何形狀，總讓我想起我小的時候看的科幻電視劇和時間隧道之類的東西。不，這裏的階梯其實就是時間隧道。
我剛剛習慣紐約生活的時候，有一天，研究室的老闆對我說：“伸一，你知道誰在我們頭頂上的6樓嗎?是奧斯瓦爾德•艾弗裏哦。”
有一天晚上，我做實驗做到很晚。我就沿著這個螺旋狀階梯又往上爬了一層，來到了6樓。走廊裏靜悄悄的，沒有一個人。地板是亞麻油地氈鋪成的，就是在這裏，艾弗裏度過了他生命裏40多年的光陰。也許，走廊和牆壁都是經過改造的，已經完全沒有過去的影子了。可是即便如此，我也覺得，我似乎看到了奧斯瓦爾德•艾弗裏的蹤跡。
關於艾弗裏在這個走廊上走動的情形，和洛克菲勒研究所一樣位於曼哈頓的哥倫比亞大學的生物化學研究室裏的DNA研究者埃爾文•查戈夫，曾經在他的文章裏這樣寫道：
“我經常到洛克菲勒醫學研究所去--我在M•伯格曼研究室工作。我經常看到走廊的牆根底下，有一個年邁的穿著淺褐色實驗服的人經過，就像老鼠一樣。這個人就是奧斯瓦爾德•艾弗裏。”(《通往生命科學的道路》,1979)
艾弗裏於1877年生於加拿大，是一個牧師的兒子。10歲的時候，全家搬到了美國的紐約市。在哥倫比亞大學，他走上了醫學研究之025 路。艾弗裏的醫學研究始於1913年，也就是從那個時候起，他開始在2 洛克菲勒醫學研究所工作。那時，他已經36歲了。這個年齡對於一個醫學研究者來說，已經算是相當晚了。
艾弗裏住的地方是一個很小的公寓，離研究所隔著3個街區。早晨9點左右，他來到研究所，進入到醫學樓6層的研究室，開始他一天的醫學研究，到了夜裏就直接回到公寓裏。就這樣，他每天都過著很有規律的生活。他幾乎不去出席什麼學會活動，或者是什麼演講、旅行，他也再也沒有到過紐約市以外的地方。他一輩子都是單身。
他外表看起來很獨特。身材瘦小，禿頂，但是頭很大，眼睛很有神，就好像能鼓出來一樣，下巴尖尖的，就像童話故事或科幻小說裏提到的外星人似的。
艾弗裏在洛克菲勒大學的那個年代，跟野口英世是完全重合的。也許，他們倆從來都沒有說過什麼話，但是至少彼此之間還是知道的。艾弗裏的科學研究工作達到頂峰的時候，正好是野口英世去世之後的20世紀30年代。恰好在那個時候，曼哈頓高層建築陸續拔地而起，艾弗裏肯定也在研究所裏遠遠地眺望過克萊斯勒大樓和帝國大廈等。
艾弗裏也沒有什麼親戚，生活看起來很單調。但是，他應該覺得他的生活是很充實的。就像他抬頭所看到的那些逐漸升高的摩天大樓一樣，他的生活也一點點地被充實著。艾弗裏的研究主題是肺炎雙球菌的性質轉換。
遺傳基因的本質
在今天，肺炎已經可以通過抗生物質進行簡單的治療了。但是在艾弗裏剛剛開始進行醫學研究的那個年代，卻有大量的人因為患了肺炎而醫治無效死去。誰也沒有更好的治療方法。無論是醫生，還是患者，大家都只有在心裏祈禱病情能自然地好起來。
肺炎雙球菌是肺炎的病原體。這是一種單細胞微生物，而不是病毒。我們在普通的光學顯微鏡下就能觀測得到。這種菌有好幾種類型，大致說起來，包括具有很強的病原性的光滑型(Smooth，簡稱S型)和沒有病原性的粗糙型(Rough，簡稱R型)。S型菌通過S菌分裂來進行繁殖，R型菌則通過R菌分裂來進行繁殖。可見，這種菌是可以進行遺傳的。
英國有個研究者叫雷德裏克•格裏菲斯，他是艾弗裏的前輩。他注意到了一個很奇妙的現象：如果對有很強病原性的S型菌進行加熱，就可以將其殺死。當然了，將其注射到實驗動物身上，動物也就不會生病。另外，如果將沒有病原性的R型菌直接注射到實驗動物身上，動物也不會生病。但是，如果將已經被殺死的S型菌與活著的R型菌混合後再注射到實驗動物身上，那麼，動物就會患上肺炎。這究竟是怎麼回事呢?S型菌已經被殺死了，那麼肯定是R型菌裏面有什麼東西，使S型菌發生了變化。
格裏菲斯試圖查出導致這種讓他覺得不可思議的現象的原因。他把S型菌殺死，將菌體內的化學物質提取出來，然後將其與R型菌混合，R型菌就轉化成了S型菌。在艾弗裏的實驗桌上，擺放著格裏菲斯這個偉大的先驅者的照片。於是，艾弗裏開始著手研究，他想弄明白，究竟是一種什麼化學物質改變了菌的性質。
改變菌性質的物質，其實就是遺傳物質。他開始研究遺傳物質的化學本質，這就意味著，他開始向生物學史上最重要的課題發起了挑戰。但是，謹慎的艾弗裏並沒有把這種物質稱為基因，而是稱其為性質轉換物質。當時，關於遺傳物質的存在，科學界已經有了很多種猜測。遺傳物質上面有著大量的資訊，所以它應該是一種非常複雜的高分子結構。在所有細胞中的高分子中，最為複雜的就是蛋白質了。所以，遺傳物質一定是種特殊的蛋白質。這在當時，是一種共識。
艾弗裏當然也知道這點。但是，他的實驗數據卻否定了這一猜測。艾弗裏從S型菌中提取出了各種各樣的物質，然後開始一一鑒定，來確定究竟是哪種物質導致R型菌變成了S型菌。最後的結論 是，這種物質是S型菌體內的酸性物質核酸，准確地說是DNA。
DNA 雖然是一種高分子化合物，但是它其實只有4個要素構成，從這個意義上來講，它只不過是一種簡單的物質。因此，沒有人會想到這裏會隱含著那麼複雜的資訊。在今天，即使是只有0和1這兩個簡單的數字，我們也可以用來表達複雜的資訊，比如，在計算機編程裏。但是在當時的研究者當中，至少是在生物學者當中，沒有一個人考慮過信息密碼化。就艾弗裏本人，也對自己的實驗結果感到半信半疑。
他反反複複地進行實驗，從不同的角度進行研究。但是，實驗的結果仍然不變。那就是：遺傳物質的本質就是DNA。
四種字母
啊!生命體的全部資訊竟然是由四種簡單的字母大包大攬著!
串成項鏈的四枚珍珠：A、C、G、T
DNA呈很長的紐帶狀。如果我們把這條紐帶切斷，就可以看到類似於珍珠串成的項鏈形狀的結構。假設DNA中有生命設計圖，那麼這一個個的珍珠就是字母，而這條紐帶就是字母的排列。研究者們試圖研究出DNA的結構特點，那麼就得先研究一下構成DNA的字母。
把 DNA放在強酸中加熱，這條項鏈形狀的紐帶就會斷開，串成這條項鏈的珍珠也就一個個地散落開來。此時，研究者們對這些珍珠的種類進行了研究。研究發現，這些所謂的珍珠其實只有四種--A、C、G、T這四個字母。也就是說，這幾個字母連“Thisisapen”這句話都組不出來(因為這句話裏麵包含有八個字母)。A、C、G、T這四個字母，充其量可以組成AAAGGGAGAGTTTCTA或者是GGGTATATTGGAA之類的表示呻吟或者是咬牙齒時發出的聲音的詞語。
不管DNA是條多麼大的紐帶，也不管裏面有幾萬個的A、C、G、T，總給人一種大而無用的感覺，人們無論如何也不會想到，這裏面隱藏著精妙的資訊。人們都認為，所謂的DNA不就是支撐細胞內部結構的像繩索一樣的東西嗎?剛剛開始的時候，艾弗裏也是這麼認為的。
從細胞中取出DNA是件非常簡單的事情。用堿溶液將細胞膜溶解開來，中和一下上層澄清的液體，加入鹽和酒精，試管內部就會產生白色的線狀物質，這就是DNA。用玻璃棒來纏繞這些白色線狀物質，就能夠將DNA提取出來了。
肺炎雙球菌裏，有一種S型菌(病原型)，從這裏面提取出DNA，然後將其與R型菌(非病原型)混合在一起。於是，DNA的很大一部分就進入到了R型菌的菌體內部。這個時候，R型菌就轉化成為了S型菌，於是就引起了肺炎。可見，DNA這種物質的的確確有著轉化生命性質的作用。艾弗裏反反複複、小心翼翼地做著這個實驗，以期求得更為精准的實驗結果。
實驗材料的純度是100%嗎
在科學研究領域，最大的陷阱就是實驗材料的純度問題。因為無論你怎麼努力地對實驗材料進行提純，都無法使其純度達到100%。無論在什麼情況下，實驗材料中總會有微量的混入物質，這就是雜質。
從 S型菌中提取出的DNA不是在試管中進行人為合成的化合3 物，而是從活細胞中提取出來的，這種活細胞由上萬種微小的成分構成。用玻璃棒纏出來的白色線狀物質也的的確確是DNA，但是這裏的DNA其實不是100% 純淨的，它上面應該附著有各種各樣的蛋白質以及細胞膜成分等。
於是，我們可以得出另外一個結論：改變菌的性質的也許不是我們提取出來的DNA，而是附著在DNA上面的其他微量雜質。那麼，為了排除這種可能，研究者們就必須盡最大努力來使DNA無限接近純淨。艾弗裏當然也在這件事情上傾注了很多精力。
艾弗裏既沒有炫耀自己的實驗成果，也沒有對外宣稱自己發現了什麼。他只是把自己根據一步一步實驗數據推出的一個又一個嚴格的結論整理成論文，然後向外界投稿。當時，他的論文被刊登在了洛克菲勒醫學研究所刊發的《實驗醫學會雜志》上。
艾弗裏是非常謙虛的，但仍有對他毫不客氣的批判者，有人對他的實驗數據進行了最猛烈的攻擊。其中之一，就是跟他在同一研究所(洛克菲勒醫學研究所)的同事，這個人名叫阿爾佛雷德(AlfredMuskie)。他固執地堅持，是DNA中的雜質改變了R型菌的性質。他認為，DNA這種結構非常簡單的物質中不可能含有遺傳資訊，遺傳物質的本質其實是蛋白質。
面對來自同事的如此猛烈的攻擊，艾弗裏心中自然無法平靜。這無疑是對他研究生涯的堅定否定。不管怎麼樣，道路只有一條，那就是盡可能地使DNA的純度達到100%。
那麼，如果不破壞實驗材料DNA，而將混在其中的蛋白質除去，可不可以呢?這裏有個方法，那就是利用蛋白質分解酶。用蛋白質分解酶處理實驗材料DNA的時候，酶只會與混在DNA裏面的雜質蛋白質發生作用，並將其破壞掉，而對DNA本身不會起作用。進行這樣的處理之後，實驗材料中留下的能夠改變菌的性質的就只有DNA了。實驗得出的結果是肯定的。
相反，如果用DNA分解酶來對實驗材料DNA進行處理，行不行呢?這種DNA分解酶只會對DNA 產生作用，並將其粉碎、分解掉，而對實驗材料中的蛋白質不會起作用。所以，如果處理結束之後，性質轉化作用消失的話，就說明能夠進行性質轉化的就是 DNA。反之，如果性質轉化作用沒有消失，那麼就說明實驗材料中DNA以外的物質具有性質轉化的作用。實驗結果是前一種情形，即使用DNA分解酶後，性質轉化作用也就隨之消失了。
盡管艾弗裏進行了如此縝密的實驗，來自批判者反對的聲音仍然沒有絲毫要減弱的跡象。他們認為，使用蛋白質分解酶後，性質轉化作用之所以沒有消失，是因為蛋白質對酶具有一定的抵抗性。另外，他們還認為，使用DNA分解酶後性質轉化作用消失，也許是因為酶裏面本身混進了蛋白質分解酶。
這種反對聲音使性質轉化理論越來越混亂。即使你的實驗材料DNA再怎麼純淨，哪怕純度達到了99.9%，剩下的0.1% 的雜質也有可能進行性質轉化。而對於生命科學來說，實驗材料要想100%純淨，在理論上來講是不可能的，因此，艾弗裏也就無法對批判者的言論進行有力的回擊。
雜質這種東西，在野口英世進行確定病原體的研究中也同樣是不可避免的。在顯微鏡下觀察到了蠕動的微生物，用吸移管將其提取出來，然後注射在健康的實驗動物身上，最終導致動物生病，035 即使這樣，也無法確定這種微生物就是導致動物生病的病原體。因3 為，吸移管提取的液體中可能會混有在顯微鏡下無法觀測到的這種微生物以外的微細物質，比如在光學顯微鏡下無法成像的病毒之類的東西，即無法排除液體裏面混進了微量雜質的可能性。換一種角度看雜質
要想有效地解決純度問題，或者說是雜質問題，也不是一點兒辦法都沒有。確實，無論你怎麼努力，都無法使實驗樣品達到100%的純度。所以，這就要求我們從別的視點來處理這個問題。那就是，研究一下物質的“關聯性”。
20 世紀70年代末的時候，我進入京都大學學習。那個時候，我們都在京都大學裏面過著非常悠閑的日子，因為學校對於我們升級沒有任何限制。學分也只要在畢業前拿齊就好，大家的專業也都是在入學前就確定好的，不像東京大學那樣為了確定專業而拼命地去爭取分數，所以，老師對於考試的要求也比較寬松。
結果，由於這種校園生活太過自由，很多學生都墮落了，他們渾渾噩噩地過了四年，到要畢業的時候才拿齊學分。對此，他們的結論是“是教養科妨礙了我”(“教養”這門功課學分不夠的意思)。於是，也就出現了這樣一種情況，那就是剛剛高中畢業進來的大一新生裏面，混有很多大四的學生在聽課。
現在回想起來，這種鬆散的學校生活還是很有意思的。那個時候我學到了一個詞語-“關聯性”，關於這個詞語，我至今都還記憶猶新。
這是一篇關於非生物特性的文章。它的意思我們都看懂了，但卻沒有人能把它生動地翻譯出來。那個時候，有很多大四的學生把這個詞翻譯成“關聯性”，物質關聯性的方式。之後，這個詞語就深深地印在了我的腦海裏。
有這樣一種方法，那就是，如果無法再繼續淨化實驗材料，那麼就證明一下對實驗材料進行提純的過程和實驗材料的作用之間是一種什麼樣的“關聯性”。
我們舉例來說明一下：
如果一種粗制物質中DNA的含量只有70%，這時其性質轉化的效率不會很高。當你對實驗材料進行進一步的提純後，比如說，經過淨化DNA含量達到了99%，這時其性質轉化效率也相應地提高了。那麼我們就可以說，DNA的純度與性質轉化作用之間是有一定關系的。如果發生了性質轉化作用的是混入實驗材料中的雜質，那麼，隨著DNA純度的提高，雜質將相應地減少，那麼性質轉化作用的效率也應該隨之下降。那麼，在這種情況下，DNA的純度與性質轉化作用之間是沒有根本關系的。
研究的質感
很遺憾的是，在艾弗裏所處的那個年代，還沒有出現上述精密的判斷相關性的實驗。在那個體現性質轉化作用的實驗過程中，從某種3 程度上來說，由於菌的無常性(R型菌的菌體會經常吸收來自S型菌的DNA的重要部分，只有這樣才能順利實現性質轉化作用。而要想把這個過程給定量化則是非常困難的)，人們無法用明確的數值來表達這一轉化作用。即使如此，如果我們仔細研讀一下艾弗裏的論文就會發現，為了將這種現象定量化，他已經盡了最大的努力。
最終的結果是，艾弗裏是正確的，批判他的同事是錯誤的。那麼，支撐艾弗裏一直進行研究的究竟是什麼呢?艾弗裏就在洛克菲勒醫學研究所的那所叫醫學樓的6樓上，一心做著肺炎雙球菌的性質轉化實驗，那個時候是20世紀40年代，而當時他都已經60多歲了。當然了，他是主管研究室的教授，他有很多的研究員，但是，他仍然親自拿起試管，親自操作吸移管。研究室裏每個人的心中都對這個老教授充滿了敬意。
也許，始終支撐艾弗裏的，就是他手中那支試管裏DNA溶液的變化。他都已經把實驗材料DNA淨化到這種程度了，將它與R型菌混合在一起，就出現了S型菌。這不正是他繼續把實驗做下去的動力嗎?或者，我們也可以說這是一種研究的質感。這是一種完全不同於直覺的另外一種感覺。在很多情況下，很多發現或發明都是在科學家不經意間發現的。但是，我認為，在研究領域，直覺有時會起反面作用。如果你產生了“就是這樣”的一種直覺，那麼在很多情況下，這都只不過是你的一種偏見，甚至是你思維陷入公式化的結果，這種直覺其實離自然界本來的存在狀態很遙遠。就拿性質轉化物質來說，如果你覺得導致性質轉化的不是有著簡單結構的DNA而是複雜的蛋白質，那麼，你的這種想法就是你的直覺所產生的一種壞結果。
即使保留著雜質存在的可能性，艾弗裏也確信，只有DNA才是遺傳物質的本質，這不是一種直覺，其理論依據是擺在實驗桌上的實驗數據。從這個意義上來說，所謂的研究，就是個人的經營。
貫穿生命現象全部的結構
艾弗裏一直都保留著他那有著嚴格邏輯的論文。1948年，他從克菲勒醫學研究所退休了。艾弗裏一直單身，退休後他搬到了住在田納西州的妹妹那裏，度完了餘生。平時他就擺弄擺弄院子裏的花，去附近散散步，或者矗立在風中，在某一刻會猛然想起曾經在自己手中活靈話現的DNA吧。
當我向洛克菲勒大學的人們提起艾弗裏的時候，大家都對他抱有一種讓我覺得不可思議的熱愛。每個人都認為，艾弗裏沒有拿到諾貝爾獎是世界科學史上最大的不公平。他們認為，沃森和克裏克只不過是踩著艾弗裏的肩膀往上爬的不懂得謙虛的孩子。
我覺得大家都把艾弗裏當成自己的偶像似乎另有原因。在科學界裏，大家似乎都認為，只有早熟的天才，或者說，一個人只有在年輕的時候，才會有作出什麼發明貢獻的能力。而艾弗裏卻是一朵遲開的花兒，他有力地改變了人們的這一觀點。另外，他還是個未曾被歌頌過的英雄。
但是，公正地說，艾弗裏也不是完全放棄了所有的榮譽。作為科學史上的先驅，他於1947年拿到了醫學研究獎。艾弗裏一生都不喜歡外出，最終他有沒有去出席頒獎儀式，我們都不得而知。另外，1965年9月，紀念艾弗裏的紀念碑在洛克菲勒大學校園裏落成。3 紀念碑上這樣寫道：
奧斯瓦爾德•艾弗裏(1877-1955)自1913 年起至1948 年，任洛克菲勒研究所研究員我們滿懷感激為他立下這塊紀念碑友人、同事敬上在DNA的排列中，有能使生命性質發生改變的重要資訊。這是艾弗裏給我們帶來的毋庸置疑的重大發現。那麼，這4種字母是通過什麼方式來成為這一重要資訊的載體的呢?
A、C、G、T這4個字母，用化學術語來講，叫核苷酸。核苷酸是DNA的構成單位。正是這樣的構成單位元(字母)與這些字母的連接(文字排列)，構成了貫穿生命現象全部的一種結構。
當年被認為是遺傳物質本質的蛋白質的結構原理跟DNA的非常相似。蛋白質是紐帶狀的高分子，而這一紐帶則是通過若幹“珍珠”串成的，這些“珍珠”是一種被稱作氨基酸的化學物質。構成蛋白質的氨基酸共有20種。也就是說，氨基酸與原本的字母(26個文字)相匹配，構成了蛋白質的文字排列。這樣一來，蛋白質就有了多樣性和複雜性。蛋白質能使生命進行活動，並且控制生命，使其發出反應。DNA與蛋白質是一種並列的對應關系。
高分子 構成單位 種類 機能
核酸(DNA) 核苷酸 4種 遺傳資訊的載體
蛋白質 氨基酸 20種 生命活動的載體
拉開分子生物學的序幕
抗生物質是一種能夠有效阻止細菌繁殖的藥物。青黴素和鏈黴素都是很有效的抗生物質。這兩種抗生物質曾經挽救了無數人的性命。但是，不久就出現了這些抗生藥所控制不了的細菌，這就是抗生物質耐性菌。
而到了今天，我們終於結束了這種無休止惡性循環的悲劇。甲氧西林和萬古敏素是最強的抗生物質，而耐性菌MRSA與VRE的出現，則造成了治療現場的再次嚴重感染。人類被迫從與微生物作戰的前線退了回來。
抗生物質不管用了。耐性菌能對抗生物質進行分解，或者說，能使抗生物質變成其他無害的物質。於是，這些耐性菌就獲得了一種新能力(性質)。這種能力能在不同的細菌之間迅速傳播。其原因就是，各種細菌的DNA之間進行了相互接觸。
如果將遺傳基因進行平移，非耐性菌就會轉化為耐性菌。在艾弗裏的實驗中，將病原體S型細菌的DNA與非病原體R型細菌混合後，R型菌就獲得了S型菌的性質，就是這個道理。艾弗裏所進行的實驗，在自然界中也會發生。
那麼，DNA是以什麼方式傳遞其性質的呢?在這裏，解釋DNA和蛋白質的並行關系是關鍵。DNA所傳遞的，歸根結底是資訊，而實際上產生作用的是蛋白質。分解抗生物質的是一種叫做酶的蛋白3 質，能產生病原體的毒素及感染所必需的分子等的，都是蛋白質。將耐性菌轉化為非耐性菌，或者說，由S型菌轉化為R型菌的DNA上，有著產生分解酶或毒素蛋白質的設計圖。
艾弗裏去世後，擋在科學研究者面前的，是資訊。這種只有4種字母組成的DNA是如何成為由20種字母組成的蛋白質的遺傳資訊載體的呢?
其實這是一個非常簡單的謎。組成DNA的這4種字母當然不能與蛋白質字母一一對應了。那麼，如果用這4種中的每2種字母對應1個蛋白質字母呢?如果這樣的話，總共是4×4=16種字母，但要想與組成蛋白質的20種字母對應，還相差太遠。DNA字母還可以4×4×4=64的方式按順序排列，這樣就沒問題了。事實上，在自然界中使用的就是這種排列方式。
關於“thisisapen”這組蛋白質字母，也就是氨基酸排列，我們可以用以下的DNA字母來與其對應。t與ACA對應，h與CAC對應，i與ATA對應，s與AGC對應。這樣的話，就是：
ACA CAC ATA AGC ATA AGC GCG CCG GAG AAC
t h i s i s a p e n
這樣，我們就可以把thisisapen轉換成一組密碼了。而原本簡單、沒有什麼實際意義的高分子物質DNA，也就成了蛋白質排列信息的載體，並能夠將這些資訊保存起來，搬運到其他地方，成為能夠進行複制的信息高分子。
另一方面，這僅有的4種字母有可能發生新的變化，這一點也是事實。舉例來說，如果pen中的e的密碼GAG這三個字母，由於某種原因(這裏所說的原因，可能是煙，或者是紫外線)，被換成了GCG，那麼字母排列的意義就發生了變化，就成了thisisapan(這是一隻平底鍋)。或者說，如果e被換成了i，那麼，書齋裏的筆就馬上變成了大頭針(pin)。
實際上，自然界所出現的突然變異甚至進化，也都是DNA字母上發生了一些變化，然後導致蛋白質字母發生了變化，有的時候還可能引起相當大的變化。
艾弗裏的業績就在於，他證實了只有DNA才是遺傳物質的本質，這無論是在生命科學的世紀，還是在20世紀，都稱得上是最大的發現。艾弗裏的發現拉開了分子生物學的序幕，這一點是毫無疑問的。至於人們研究出了DNA的結構，對於DNA密碼的解讀等，所有這些DNA研究領域裏的狂風怒濤，都是艾弗裏退休以後的事情了。
艾弗裏的這一發現在人類曆史上有著劃時代的意義，即使把科學領域裏所有的榮譽都給他，也絲毫不為過。但是事實上，在科學界裏，有著非常重大意義的發現還是相當多的，所以，我們說這話似乎又為時過早了。
絕處逢生
兩條美麗的旋轉鏈跳起了輕盈的舞蹈，慢慢地，生命誕生了。
埃爾文 • 查戈夫的難題
DNA才是遺傳信息的載體。人類的認識看上去是進步了，而實際上，是圍著一個圓環繞了一圈又回到了出發點，而這個圓環則是在呈螺旋狀地一點點地往上升。那麼，這裏就是艾弗裏那具有劃時代意義的發現。正如字面意思所言，他就是人類曆史上第一個踏上通往未知世界的“螺旋狀”階梯的人。
“老鼠”，最先這麼稱呼艾弗裏的，是和洛克菲勒醫學研究所一樣位於曼哈頓的哥倫比亞大學生物化學研究室的研究員埃爾文•查戈夫。“那是一個在研究所昏暗的走廊下走來走去的年邁的老鼠一樣的身影。”科學家們就是追逐著這樣一個身影，從事著他們的科學研究，分析著DNA。每個人都在心裏暗暗發誓：“我一定要解開DNA的密碼!” 當然了，埃爾文•查戈夫也是其中之一。正因為如此，即使他們的夢想破滅了，他們也依然親切地稱呼艾弗裏為老鼠。事實上，在當時，沒有人比查戈夫更加接近獎杯了。
那個時候，他曾經寫下這麼一段話：
不管動物、植物還是微生物，不管它們是起源於怎樣的DNA ，或者是DNA 的一部分，只要對其構成加以分析，我們就可以發現，4種堿基中，A與T、C與G，它們兩兩的含量是相等的。
那麼，這一奇妙的數據究竟暗示著什麼呢?讓我們一起跟查戈夫做一次同樣的分析吧。(就讓我們做一次天空中飛翔的鳥兒的眼睛，來俯瞰一下DNA吧!)
如前所述，承載著thisisapen這種氨基酸排列情報的DNA由以下30個字母構成：
ACA CAC ATA AGC ATA AGC GCG CCG GAG AAC
t h i s i s a p e n
如果往DNA中加入強酸來煮，那麼這些字母與字母之間的連接就會斷開，DNA就會成為散落的單一的字母，然後，我們把這些字母A、T、C、G都拾起來數一數。結果發現：A=12，T=2，C=9，G=7。
A與T的數目差得很大，C與G的也不同。這與查戈夫的分析結果一點兒也不一致。當然了，這並不是說查戈夫錯了，而是說，我們的思考方式出現了問題。
順便說一下，在生命科學中，我們通常採用的是觀測數據優先於理論的原則。但是，這麼做的前提是：我們的觀測過程沒有錯誤。
科學家總是會固執地堅持自己的觀點。如果出現了實驗結果與他們所預想的不一致的情況，他們會先回過頭來檢查，看是不是觀測方法出了問題。他們不會覺得是自己的思考出了問題。於是，他們就不停地進行觀測或實驗，以期望有和自己預想一致的結果出現。
但是，那種固執的想法通常都只不過是幻想而已，所以，經常會得出不一致的結果。於是，科學家們就越來越固執，他們越來越漫無目的地重複著實驗，就好像去撿落在空隙裏的小球一樣，空隙越掀越大，而小球則越掉越深。我們通常所說的研究需要耗費人類大量的時間，在某種意義上，指的就是這個。
當假設與實驗數據之間出現不一致的情況時，是要考慮一下，假設是正確的，實驗是不正確的，所以沒能出現一致的數據;還是要考慮，假設本身就是不正確的，所以得不出正確的數據。這對於研究者來說是一個很大的挑戰。無論從哪方面來看，實驗都進展得不那麼順利。於是，這就要看研究者是不是具有自我懷疑的精神了。
成對結構
那麼,讓我們重新回到查戈夫的難題上來吧。本來，查戈夫關於DNA的結構並沒有作出什麼明確的說明。他只不過是想通過縝密的實驗,來證明A的數量=T的數量，C的數量=G的數量。而假設就是從這裏開始的。那麼，他最終證明瞭什麼呢?
一般來說，如果在寫作文的時候，對所使用的文字的數量或者是種類等加以限制，我們就會面臨很大的挑戰。詞語拆組(把文字順序打亂，組成另外一個詞)，和歌 (限制文字的使用次數)，回文(無論從上讀還是從下讀，都是同一篇文章)等，都是這樣。如果做了A=T和C=G這樣的文字字數限制，那麼，資訊的表現方法也就被限制住了。另外，如果說，我們剛剛看到的與氨基酸對應的核酸鹽基排列是單純的字母排列的話，
那麼，我們就無法對這裏出現的4種字母的使用頻率加以限制了。
那麼，這是一些怎樣的字母排列呢?在當時，沒有一個人知道。即使是查戈夫也不知道，雖然是他最先注意到了這些文字是按一定規律進行排列的。最初解開這個難題的，是沃森和克裏克。至於他倆是怎麼研究出來答案的，我們以後會作專門的說明。在這裏，我們先給出答案。
DNA不是單純的文字排列，而是以成對的結構存在的。
這裏所說的成對結構，是指A與T對應，C與G對應。也就是說，之前我們所提到的30種文字的排列，不是作為單純的一條鏈來存在的，而是以下面這種形式成對存在的：
上行：有義鏈下行：反義鏈
通常情況下，DNA的鏈就是以這樣的兩條鏈的形式存在的。正因為如此，查戈夫的理論才得以成立。如果把這對結構以字母的形式表現出來，那麼，上邊的鏈裏就是剛剛我們所提到的：A=12，T=2，C=9，G=7;而下邊的則是：A=2，T=12，C=7，G=9。然後將這兩組數據對應相加，就能得到以下結果：A=14，T=14，C=16，G=16，也就是說，A=T，C=G。這樣，查戈夫法則就得到了很好的體現。
隨後，沃森就開始若無其事地發表他的言論，他說，這是個一般人就能明白的道理，至於原因就在於，自然界所有的東西都是成對出現的。如此重大的發現就擺在眼前，卻被自己就這麼錯過了，這讓有著強烈自尊心的查戈夫懊惱不已。
生命的自我複制系統
為了能更好地幫助讀者理解，我們再來作點兒說明。我們這裏所說的A和T互相對應，是指它們之間在結構上形成了化學上的凹凸關系。C和G之間則是另外一種不同的凹凸關系。這種特異性，使這兩條DNA鏈成對。我們可以通過以下的方式來理解：
另外，DNA這兩條鏈在成對出現的同時，還是螺旋狀的：
但是，現在比起這個螺旋狀結構來，DNA成對稱結構出現這一事實顯得更為重要。這在生物學上有著怎樣的意義呢?它對於穩定4 資訊起著至關重要的作用。
說到DNA的這種對稱結構，如果有其中一組字母排列確定，那麼另外一組的也就確定了。也就是說，這兩條DNA鏈當中，無論是哪一條，即使有一部分缺失，也可以通過參照另一條來進行修複。
DNA 在受到紫外線或氧化作用的影響的情況下，字母排列會受到破壞。即使ATAA這裏如果缺失了部分文字，而與它相對應的TATT結構則依然保存完好的話，那麼，所缺失的字母是可以得到自動恢複的。事實上，DNA一直都是在日常生活中受到破壞，然後又在日常生活中得到修複。正因為這樣，生命中的DNA才可能一直保持成對的狀態。其中的一條鏈，比如thisisapen中直接含有基因資訊的那條鏈，即有義鏈，那麼是這條鏈的替身(或者說是影子)的那條鏈，就是我們所說的反義鏈。
沃森和克裏克在他們那篇有著裏程碑意義的論文《解開埃爾文•查戈夫法則的論文》的最後寫了這樣一段話：“我們並不是沒有注意到這一對稱結構能直接進行自我複制。”
DNA 有著可以相互進行複制的對稱結構。這種相補性，不僅僅是指一條鏈對另外一條鏈的其中一部分進行修複，而是說，它自身還能夠進行全體複制。如果我們把這個螺旋結構解開，那麼就分成了有義鏈和反義鏈。如果我們對它們進行重新構造，使它們形成新的DNA鏈，即出現了有義鏈和以此為基礎的反義鏈，以及原來的反義鏈和以此為基礎的有義鏈，將它們進行合成，於是就出現了兩對DNA雙螺旋結構。只要存在其中的一條鏈，那麼根據它的字母排列，就能出現與之相對應的另外一條鏈，而這條鏈的字母排列是天然生成的。
這就是生命的“自我複制”系統。一個細胞能進行分裂，那麼，如果在它所分裂出來的兩個子細胞上將DNA在每組上進行排列的話，生命就可以進行繁衍了。而這是從地球上有生命的38億年起，就一直在重複的事情了。
在這裏，出現了這樣一個定義：所謂的生命，就是能夠進行自我複制的系統。而要使生命進行自我複制，就需要以DNA的美麗的雙螺旋結構為載體。DNA的結構體現了它的機能。
DNA是怎樣進行複制的
事實上，引起細胞內部DNA進行複制的，是非常複雜的連鎖反應系統，是靠幾十種酶和機能蛋白質來完成的。通常情況下，在生物化學的教科書裏，僅僅關於DNA的複制結構就會有很長的一段說明。
首先，需要把DNA的兩條鏈解開。另外，還需要把解開這個螺旋狀結構時產生的扭解開。在DNA鏈被解開的地方，集結著大量的酶群，構成核酸的材料核苷酸被動員起來，開始重新合成一條新的DNA鏈。這個時候，細胞那狹小的核的內部開始產生若幹空間上的問題，於是，就需要解決這個問題，從而使DNA順利地進行自我複制。
在這裏，我們不做詳細說明。人類當然也不可能對此進行人工模仿。另一方面，科學家們也不可能將很小很小的一個片段當成研究對象，使其複制到足夠多的量，也不可能對其進行生物化學上的分析。我們經常在電視上看到“這是DNA的鑒定結果”之類的字樣，所謂的結果，看上去就像條形碼一樣。為了看到這個DNA鑒定結果，我們需要複制10億以上的DNA分子。
DNA在複制的時候，只能依靠細胞的力量。通常情況下，科學家通過使用特別的大腸菌，在其內部增加DNA的量。
即使離揭開DNA雙螺旋結構的秘密只有一步之遙，但查戈夫最終也沒能夠將其揭開。完成這一工程的是踩著他的肩膀爬上去的兩個年輕人。
自從1953年沃森和克裏克的研究成果發表之後，人類關於DNA複制結構研究的發展可謂是突飛猛進。之前我們所提到的各種難題也迎刃而解。其中最關鍵的問題也基本得到瞭解決。但是與此同時，也有很多科學家在為自己感到惋惜，他們在想，這麼簡單的問題，為什麼他們沒有發現。而這與DNA結構的秘密一樣，在很長一段時間內，都沒有人破解過。人們得到來自上帝的啟發，也只不過是最近才發生的事情。
一個相貌平平的矩形儀器被大家奉為珍寶
那是1988年的事情。那一年，我開始了在美國的研究生活。那個時候，從春天到夏天，無論是在研究所裏，還是在學會裏，我所碰到的研究者都像是發燒說胡話一樣，他們的嘴裏都在不停地重複著三個字母：PCR--PolymeraseChainReaction(聚合酶鏈式反應)的首字母。
我所在的位於曼哈頓東河沿岸的研究所，也從一家生物科技研究公司Perkin-ElmerCetusCorporation買了一台全新的聚合酶鏈式反應機。乍一看上去，這台機器並沒有什麼很特別的地方，就是一個跟微波爐差不多的矩形裝置。但是，大家卻都把它奉為珍寶，並將其擺放在研究所裏最好的位置上。
作為我們那個年代的分子生物學者，我們受到了這一劃時代意義的或者說是有著革命性意義的新技術的洗禮。這種研究方法的確給我們提供了很大的方便，但是其使用起來的實際效果卻遠不如人們所吹捧的那樣好。可以說，我們是在受到外界宣傳的誘惑下開始使用這台機器的。我按照這台聚合酶鏈式反應機的說明書，往那小小的塑膠藥管裏添加了實驗所需要的藥品，然後將其與聚合酶鏈式反應機並排放在一起，按下開關，機器發出很鈍的聲響，開始了運轉。雖然事情已經過去20年了，但是當時的實驗情況至今還曆曆在目。在紫外線的照射下，DNA暗碼變成了藍色，很清晰地浮現在我們面前。在那兒我用了一年多的時間研究DNA，那就是 PCR機器在瞬間為我們帶來的東西。
這是一種可以將任意的遺傳基因放在試管裏進行隨意複制的技術。我們在複制DNA的時候，再也不需要借助大腸菌了。這在分子生物學上，真的是一場很大的革命。事實上，PCR的原理是非常簡單的。
首先，將我們准備複制的DNA放入到前面提到的塑膠藥管內，然後在很短的時間內將其加熱到100℃左右。這個時候，將A與T、C與G連在一起的結合部就斷開了，DNA也就分成了有義鏈和反義鏈(如果僅僅對DNA鏈進行加熱的話，它是不會斷開的)。然後將藥管迅速冷卻到50℃以下。隨後再將其緩緩地加熱到 72℃。
往藥管中裝入一種被稱作多聚酶的酶和引物(一條很短的合成4 DNA鏈)，另外，要提前往裏面加入足量的A、T、C、G這4種核苷酸。多聚酶附著在有義鏈的一端，借助引物構成有義鏈，將對應的DNA鏈用4個字母連綴起來。反義鏈的形成也是同樣的道理。也就是說，可以通過多聚酶來合成新的DNA鏈。
合成反應差不多在1分鍾左右就可以完成。合成反應結束之後，DNA的數量就會翻倍。這個時候，再對藥管進行加熱，使其溫度達到100℃。於是，DNA就又分成了有義鏈和反義鏈。當藥管的溫度降下來之後，又可以通過多聚酶進行合成反應。這個時候，DNA的數量就變成了最初的4倍了。就這樣，一直重複。每做一次實驗，都用不了幾分鍾。最初的DNA數量在10多次實驗之後，變成了210個，即1024倍。20次之後，就是100多萬倍。30次之後，就是10億倍了。而要使DNA達到這個數目，我們所用的時間還不到 2個小時。
PCR機只不過是一種將藥管溫度提高後再降下來的機器。但是，在這一過程中，藥管裏的DNA發生了連鎖反應，數量在不停地翻倍。
為了使酶在藥管加熱到100℃的時候仍然不失去其原有的活性，我們這裏使用的多聚酶是從海底火山附近的土壤中採取的一種特殊細菌中提取出來的。即使在 100℃的高溫下，它也不會發生變性，反應的最佳溫度是72℃。這種酶對於PCR機的普及作出了非常大的貢獻。PCR的優點並不在於對DNA進行單純的複制，它還能從混合DNA中提取我們所需要的那部分DNA，並對其進行複制。
從DNA的大森林裏尋找特定的目標
人體的基因組由30億個字母組成。我們可以來想像一下，如果每頁書印刷1000字，每本書有1000頁的話，總共需要印刷3000本書，這項工程簡直是太浩大了。在遺傳基因研究中，我們需要從其中找出特定的部分來進行研究。但是，僅僅把它們找出來，還是遠遠不夠的。我們還必須對找出來的這部分進行複制。PCR機就是巧妙地利用有義鏈和反義鏈的作用，同時實現了尋找和複制DNA的一種高科技。
在這裏，關鍵是引物。引物其實就是一條非常短的，由10-20個字母組成的DNA鏈。如果是這麼長的話，我們可以對其隨意進行人工合成配對。
那麼現在，就讓我們從人體基因組裏找出由1000個字母組成的特定的遺傳基因，並且對其進行複制吧。在這裏，我們實驗用的量，就好比我們在犯罪現場所能收集到的嫌疑人的頭發，是非常少的。但是，這又絕不允許失敗。這1000個字母的排列裏，有著確定個人資訊的“指紋”排列，如果能將其破解，我們就掌握了“犯罪嫌疑人實施犯罪”的重要證據。
我們先來看這1000個字母組成的DNA排列的左邊，確切來說，是左邊外側。在這裏，是沒有個人差異的，大家的排列都一樣。基因工程已經使字母排列非常明朗化了。引物1是由10個字母組成的。將DNA樣品加熱到100℃，於是其就被分解為有義鏈和反義鏈了，然後往裏面添加引物1。引物1的量要遠遠多於DNA的量。溫度降到50℃後，這些引物1就在基因這個大森林裏面分散開來，開始分別進行配對。如果配對成功的話，引物1就穩定下來了。
在這裏，引物1是關鍵，它與反義鏈互補。聚合酶就是在這裏開始了DNA的合成反應。而引物也就如其字面意思一樣開始促進多聚酶反應了。多聚酶往引物上補充進新的字母，而這些字母就決定著與引物相對應的反義鏈字母的形態。
DNA 這個大森林是非常茂密的，類似的配對分佈於其各個場所，所以引物1可以在其各個地方進行結合。同時，也可能會出現無法配對的現象。因此，由多聚酶引起的合成反應發生在若幹地方。但是，這裏有一點尤其重要：引物1必定要在反義鏈上那1000個字母部分左端進行一次配對。
事實上，我們還准備了另外一條鏈，那就是引物2。引物2也是由10個字母組成的，與有義鏈互補。在這裏有一點要注意，那就是引物2的位置與之前的引物1的位置是不同的，它位於要與有義鏈配對的那一側。與有義鏈結合的引物2也是在多聚酶的作用下發生反應，生成新的DNA鏈。但是，因為引物2是與有義鏈進行結合的，而引物1是與反義鏈進行結合的，所以這兩個方向是相反的。也就是說，由引物1開始的合成反應和由引物2開始的合成反應，分別合成了不同的鏈。這樣，就會出現兩條新的DNA鏈。
兩條鏈有義鏈反義鏈引物1PCR的原理在第一次的多聚酶鏈式反應中，引物1和引物2都是向遠方延伸的，而在之後的反應中，只有嵌在引物1和引物2中的部分DNA的數量在增加。
另外，這一循環實驗在理論上是可以無限循環的。每循環一次，DNA鏈數目就翻倍一次，而引物1與引物2也只有在這裏才能共同工作，也只有在這裏才能發生這種連鎖反應，並且使DNA鏈翻倍。那麼這種翻倍的結果就是，我們可以在短短幾個小時內，就把從一根頭發中提取出來的少量的DNA樣品中特定的1000個字母的排列數目不停地翻倍至10億以上。當然，這需要在PCR反應機那小小的藥管裏進行。這真的是一個非常完美的方案!
我們現在已經無從知曉當初是誰發明瞭這種具有革命性意義的PCR機。事實上，關於這個機器，我們僅僅知道它是由Perkin-ElmerCetusCorporation的研究隊伍開發出來的。人們都對這項從西海岸傳出的先進的科技成果贊歎不已，大家都議論說：“這主意似乎是那個怪人在約會過程中突然想出來的!”另外，據說這個天才還是個沖浪者呢。
沖浪者拿到了諾貝爾獎
人類製造生命始於一個像微波爐一樣的機器，一場大革命爆發了!
研究室裏的等級制度
“當個研究者很不錯哦，既能做自己喜歡做的事情，又可以賺到錢。”經常會有人這樣對我說。一般情況下，我就是笑笑，然後回答說：“嗯，是呀。”但是，事情其實遠遠沒有這麼簡單。
我在美國作研究的時候，在我們研究室裏的身份是“博士研究員”。對於一個剛剛結束學校課程的研究員來說，這個身份是他出人頭地的實習階段。
理科系的研究者在結束了大學四年的課程後，升學繼續讀研究生。無論是在美國還是在日本，碩士是2年，博士是3年，共計5年，這是符合國際標准的。在這裏，大家圍繞一個主題，開始一個研究項目，完成自己的研究論文。在很多情況下，大家的論文主題都是由自己所屬研究室的教授給定的。論文完成以後，就可以拿到博士學位了。對於我們來說，博士這個稱號只不過是我們成為一名研究者的許可證。
要想拿到博士學位，就必須連你腳底下的米粒都要進行研究。
如果沒有這種思想准備，那麼恐怕到時候你會咽不下去飯。
曾經從前輩們那裏聽說過這麼一句玩笑話。事實上，大家夜以繼日地埋頭做著實驗，終於熬到了頭，拿到了博士學位，但是卻仍然看不到眼前的路。這種情況是很常見的。對於一個研究者來說，對口的職業是非常少的。如果你足夠幸運的話，可以進到某所大學裏做個助手什麼的。如果你覺得自己終於可以做自己喜歡做的事情，終於可以賺錢了，那麼，你就陷入了一個很大的誤區。你的的確確可以賺錢了，但是，除此之外，就不是你所想像的那麼簡單了。
成為一名助手後，你就好像站到了金字塔的底層，可以逐步往上升了;但與此同時，你也被限制在了裏面。在外人看來，金字塔裏面很輝煌，充滿了榮耀，而事實上，你會覺得裏面很昏暗。在這個被稱為講座制的結構內部，還存在著近代的等級制度，除了教授以外，大家都是“傭人”，助手--講師--教授，層次分明。你得為你的教授遞毛巾、背包，所有這些瑣事你都必須去做，你必須要有足夠的耐性，只有這樣，你才能有機會坐到最裏面的那塊座墊上。所有那些曆史悠久的大學裏的研究室都相差無幾，裏面充滿了死鳥一樣的味道。063
有個詞叫“死鳥症”。很久以來，在我們這些研究者當中一5 直流傳著這樣一個詞語，這是一種能致專家的學術研究於死地的“疾病”。
他在廣闊的天空裏自由地飛翔，他是一個功成名就的大教授，他那優雅的翅膀有力地拍打著氣流，他的目標是飛向更高的天空。每個人都對他充滿了尊敬。
我們滿懷著一腔熱情開始了我們的工作。我們對所看到的、所聽到的一切都充滿了興趣，每次我們都從實驗結果中找出新的問題。我們比世界上的任何人都更想早知道答案。我們廢寢忘食地工作，並且樂此不疲。我們的經驗越來越豐富，與此同時我們的工作也越來越繁重。於是，我們知道了怎麼做才能把問題解決得更加圓滿，知道了我們應該採取怎樣的順序去進行我們的工作。我們的工作效率也因此越來越高。這樣，一切看起來很好。
不久之後，我們就開始向世人展示我們的工作成果，告訴他們，我們的工作是多麼地努力，我們的事業迎來了最高峰。人們也開始毫不吝惜他們的掌聲。這個時候，看起來鳥兒有著豐滿的優雅的羽翼，而事實上，它已經死了，因為它的熱情已經完全耗盡了。
博士研究員是個小兵角色
置身於日本大學的研究室，你就能夠明白很多事情。如果在同一個地方待久了，你就會對那裏的每樣東西都感到厭倦，研究工作看上去是以一個組織的形式進行的，而事實上，終歸還是個人的事情。所以，日本人無論做什麼事情都希望能夠把它做好。我拿到博士學位之後，就到美國去找工作了。
美國的教育體系與日本大學裏的那種講座制度有著很大的不同。他們分為教授、副教授、講師等，但是在各個等級之間是不存在什麼支配與被支配的關系的。大家都是獨立的研究者，頭銜只不過代表著他們在學術研究上的經驗差別。所謂“獨立的研究者”，是指能夠獨自承擔研究費用的研究者。研究者的生命線要靠他們來“運動”，首要問題就是要確保國家的研究經費預算或民間財團的捐款支持。為此，他們要不停地奔波。運動是一切生命的源泉，不僅僅是他們的研究費用，就是他們的報酬，也是來自於此。
大學與研究者之間是一種大樓出租人與承租人之間的關系。大學要從研究者的研究經費裏扣除一部分，然後用這部分費用為研究者們提供研究場所、光熱、通信、維修等各種各樣的服務，除此之外，還有這所大學的名聲。
後來我從紐約搬到了波士頓的哈佛大學醫學部裏的一個研究室。這裏研究場所的大小與向大學繳納的費用完全成比例。如果你繳納的費用足夠多，那麼你的房間就會很豪華，否則，你的屋子裏連個窗戶都沒有，而一旦你沒能按時繳納費用，那麼你就需要在一眨眼的工夫內搬出去，因為想進哈佛大學做研究的研究人員實在是太多了。我在那兒的那些年裏，裏面的人搬進搬出，就跟走馬燈似的。有的時候，研究所剛剛空了沒多大一會兒，馬上就會有一個嶄新的研究隊伍搬進來。
我們從事的是一種很殘酷的，當然從別的意義上來講是讓我們心情舒暢的工作。我們只是偶爾看看他們搬進搬出的樣子，更多的時候，我們是在踏踏實實地做我們的研究。5 我們這些所謂的博士研究員其實就是獨立研究者們雇用的“士兵”,美國的研究室裏一般由老闆(Boss)和博士研究員組成。博士研究員是有著極強戰鬥力的人員，他們站在研究戰爭的最前線。而他們與老闆之間的關系，則僅僅是一種純粹意義上的有著雇用期限的合同上的關系。
博士研究員的待遇是相當低的。我被雇用的時候大概是兩萬多美元(當然是年收入)，現在估計也應該沒有什麼變化。如果是住在紐約或波士頓之類的地方，那麼每月大概要有一半左右的工資花在房租上面了。
即便如此，每個博士研究員也都在拼命地為他們的老闆工作，為的就是有朝一日他們自己能夠成為老闆。如果一個博士研究員能夠勝任很重要的工作，並且證明自己的工作能力(成果要以論文的形式發表，署名是這個博士研究員的名字，最後的責任者署名是他老闆的名字)，那麼，這就是他成為老闆至關重要的一步。在專業期刊的封底上，刊登著無數招聘博士研究員的資訊，當然了，也有無數的人去應聘。也就是說，在這個領域裏，是不會存在什麼單槍匹馬的現象的。
這個技術員非同一般
為了應聘博士研究員這個職位，我也曾經寫過幾封信。我的理由很簡單，就是我單純地想逃離京都盆地的濕度，我想來美國領略那掠過紐約街道兩旁的幹燥的風。比較幸運的是，我被洛克菲勒大學的研究室錄取了。在這裏，是LaboratoryTechnician斯蒂夫為我提供了實驗設施和各種實驗技術。
那個時候我才剛剛取得博士學位，雖說是個能夠立馬投入到戰鬥中的士兵，但事實上，在這嶄新的環境裏，我有點兒摸不著頭了。斯蒂夫的年齡比我稍微大一點，他身材魁梧，戴著一副黑框眼鏡，看上去顯得很嚴肅也很安靜--他這個樣子與克拉克肯特像極了。
所謂“LaboratoryTechnician”，如果翻譯過來，就是“研究室技術員”。從科研社會的身份制度來看，這是一個與其完全不相關的身份。他們也不會像博士研究員那樣，夢想著自己有朝一日成為什麼老闆。他們只是默默地負責著研究室的常規工作。技術員一輩子都只能做個技術員。
斯蒂夫其實精通很多東西，他教我東西的時候也非常耐心。他所精通的那些東西，跟常年待在學校裏的那些老大爺們對學校各方面的瞭解還有著很大的不同，他精通的是作為一個教授該如何去搞研究的知識。比如，在做反應實驗的時候，要正確使用那支薄薄的試管;往DNA裏添加鹽和酒精的時候會出現沉澱，這是因為鹽先跟 DNA中的酸性電荷發生了中和，然後由酒精來加以稀釋。這讓我大吃一驚。
斯蒂夫不是一個普通的技術員，他其實是非常優秀的。他畢業於東海岸的一所有名的大學，在一家制藥公司的研究所裏工作過，然後來洛克菲勒大學應聘，最後被聘用，之後他就一直留在這裏了。
就連研究室裏的老闆都對斯蒂夫的工作充滿了敬意，在他寫論文、著作的時候，署名裏面必定要把斯蒂夫的名字包括進去。老闆曾經有一次這麼對我說:“斯蒂夫這個人很優秀啊。我雖然從事著這5 項研究，也有博士學位，但是前面的路還很長，所以，他總是不停地鼓勵著我。”
我與斯蒂夫之間居然很談得來。這也許與他一直跟人保持著一種距離，而我又因為語言上的一些障礙極少跟人來往有著很大的關系吧。
斯蒂夫總是在中午的時候突然出現在研究所裏。他出現的時候，手裏總是拿著在附近的便利店裏買的可樂、三明治。吃過午飯之後，大家就開始不慌不忙地做起了實驗。
在教完我實驗要點後，斯蒂夫就悄悄走開了。然後，我就一個人繼續做實驗。我是典型的“夜貓子”，實驗實裏的同事們都經常跟我開玩笑說:“伸一是在按照日本的工作時間來工作呢!”事實上，我在日本的時候就是個“夜貓子”。
有一次，我跟斯蒂夫約定的見面時間都過了，他還是沒有出現。因為那天他說他往培養器皿裏面撒噬菌體的時候，發現了“呼吸”，他要再撒一次給我看看，於是，我就一直等著他。後來，我出去找他的時候，有人跟我說，“斯蒂夫?啊，他不是在談話室裏嗎?”
在洛克菲勒大學的一座樓裏,有一個沙龍一樣的房間，每到週六傍晚，這裏就會提供免費的飲料，大學裏的成員們就會三三兩兩地來到這兒。當然了，今天不是週六。那麼，斯蒂夫來這兒幹嗎呢?我正疑惑著，卻果然在那兒看到了斯蒂夫，他正在那全神貫注地彈著鋼琴。在外面，只能聽到一點點音樂聲，我就悄悄地離開了。
於是，我開始瞭解到，這個“克拉克肯特”其實還有著另外不為人知的一面，而其實正是這樣一張面孔才能表現出一個真實的斯蒂夫來。每天下午，他結束了他在洛克菲勒大學短暫的工作之後,就會來到格林威治村。“斯蒂夫可是個流行舞音樂愛好者呢。知道他的樂隊叫什麼嗎?‘舉杯祝賀者’哦。”而我在此之前，對於格林威治村等一無所知。
斯蒂夫離開之後，我們就在洛克菲勒大學的那個古老的研究室的一角,安安靜靜地做著我們的實驗。斯蒂夫有時也會嘀咕“昨天直到天亮才睡著”等之類的話,但是我從來也沒有問過他關於音樂的事情，因為我覺得那不是我該問的事情。對於我們來說，這就跟研究一樣，純粹是個人的事情，我們互相尊重著對方。
後來,研究室的老闆從紐約的洛克菲勒大學轉到了波士頓的哈佛大學,我們也連同研究室裏的實驗用品及樣品等一起搬到了哈佛大學。這麼多東西要搬運,我們只能雇人了。老闆說斯蒂夫你也跟我一起走吧。他回答說,自己沒有考慮過要離開紐約。後來,他在洛克菲勒大學別的研究室裏開始了他的技術員工作。以他的能力，走到哪裏都會受到歡迎的。當然了，他的出勤時間是由他自己來掌握的。
這已經是好多年前的事情了,那個時候我還在洛克菲勒大學工作,估計離現在已經有10多年了吧。後來我有了再次回到洛克菲勒大學的機會,我在傳達室翻開了電話本,裏面赫然寫著斯蒂夫的名字。我覺得太想念他了,就去了他所屬的那個實驗室，果然不出所料，他不在那，因為那個時候還沒到下午。
沖浪者的心靈裸舞
自由職業是有很多種的。你可以不像斯蒂夫那樣去做研究室技5 術員，而是去做一名博士研究員。很巧的是，美國有著廣闊的博士研究員市場，並且這個市場的流動性很強。只要你不是那麼很過分地挑挑揀揀，其實是很容易找到這樣一份工作的。並且，這是一條“做自己喜歡做的事情的同時又可以賺到錢”的非常不錯的途徑。
要成為一名博士研究員，並不是說你就非得費盡心思，也並不是說你就非得捲入研究室裏那無休無止的明爭暗鬥之中去。另外，雖說研究課題是你的老闆給規定的，但研究方法得是你自己的，這需要經驗的積累。事實上，從老闆給定的課題裏面找出一個新的課題來是件非常簡單的事情。
雖說如此，但是如果你想要成為一名老闆，你想去經營自己的研究室，那麼你就需要耗費大量的時間與精力，必須向一隻“死鳥”的狀態靠攏，這是非常危險的。對此，你必須要有一個清醒的認識。另外，要把你的研究猜想與幻想嚴格區分開來，要做到這一點是非常困難的，同時，這還完全要看你個人的悟性了。
凱利•穆利斯就是一個從最初的幻想中擺脫出來，有了自由的人，從這個意義上講，他就是完全意義上的自由人。他一邊做著博士研究員，一邊去便利店打工，有的時候還動筆寫寫小說。我曾經幾次往穆利斯的加利福尼亞家中打過電話，後來，還幸運地翻譯了他的自傳《心靈裸舞》。
在一次對他的采訪中，我問道：“有人說，你是一個怪異、特立獨行、桀驁不馴的人。那麼，你覺得用個什麼詞彙可以概括你的性格呢?”
他立即做了這樣的回答：“誠實。我是一個誠實的科學家。”
穆利斯這個名字，是作為PCR的發明者首次為世人所知道的。關於他，人們議論紛紛。
他是一名沖浪愛好者。他嘗試著合成麥角酸二乙基醯胺。他所有的辭職都是因女人引起的。他在演講的時候因說了一些很任性的話而被趕下講壇。他對剝奪了他發明權的Perkin-ElmerCetusCorporation恨之入骨。他不停地結婚，又不停地離婚。他主張愛滋病不是由愛滋病毒引起的……
所有這些所謂的謠言，絕大部分都從他口中得到了證實。也就是說，他並沒有掩飾什麼，而是在如實地向世人展示著一個真實的自我。
他在自傳中提到了關於PCR靈感的問題。他說那來自於一次外出兜風。作為科學界首屈一指的發明家，穆利斯的這一靈感直逼諾貝爾獎。對於那天的事情，他一直都記憶猶新。
他知道生命的本質在於能夠進行自我複制，DNA的兩條互補鏈能夠互相作為對方的範本而進行複制，通過引物人們可以在很短的時間內對DNA進行大量複制，引物也可以通過人工合成得到，等等。所有這些，他都知道。與此同時，世界上所有的科學家都知道這些，但是，只有穆利斯注意到了心宿二這顆一等星。
那是1983年的一天晚上，空氣裏彌漫著七葉樹的味道，副駕駛座上坐著的是他的戀人詹妮佛，兩人心情愉快地向加利福尼亞的森林地帶飛奔而去。
那些粉色與白色的花，在車燈的照射下顯得格外冷豔，外面的空氣裏彌漫著花的香味，那簡直就是一個七葉樹之夜。同時，那天晚上還發生了別的事情。
我的那輛銀色的本田，迅速地向山上跑去。我雙手握著方向盤，能夠感應到路面情況，我的心情舒暢極了。就在這個時候，我腦子裏浮現出了研究室裏的工作，DNA 的鏈就那麼一圈一圈地繞在一起。由此，我想到了藍、粉相間的分子的樣子。
車燈照著一草一木，我卻從中看到了DNA 的樣子。我就是這麼一個喜歡幻想的人……
那夜天空上的心宿二，早在幾個小時前就沿著山的那頭滑落下去了。今夜我的心中，就像那顆心宿二一樣，充滿了一條明亮的火焰。(《心靈裸舞》，凱利•穆利斯，2004)
穆利斯一邊望著車窗外面，一邊開始思考，究竟應該怎樣從那有著30億個字母的DNA中搜索出那些特定的配對呢?對那些有著特定配對的短小的DNA(即引物)進行合成，然後將其與DNA長鏈混合，在與引物結合的地方合成一條互補鏈。最初的時候，他認為只要這麼反複進行，就能複制出很多互補鏈來。
但是，引物結合處根據其結合程度不同會分佈在不同地方，至少也有上千處吧。在不完全結合的地方，產生的是毫無目的的DNA，這裏存在的誤差是很大的。那麼，要怎麼樣才能提高精確度呢?
突然，穆利斯腦子裏來了靈感。那就是，在一個結合的地方，從那30億個字母中指定出1000個來。每使用一次，就再重新做一次篩選。第一個字母結合的下流處與第二個相結合。先從那1000個字母中選出一個來作為第一個，然後再選一個結合第二個的。在這裏，如果能充分利用到DNA的自我複制功能就更好了。
………… “太棒了!”我大叫著。車那個時候正在下坡呢，我就把它停下了。旁邊的懸崖上有棵很大的七葉樹垂下來，樹葉掠過詹妮佛旁邊的車窗……她那個時候正打著盹呢，身子只是微微地動了一下……她嘀咕著，快走吧。我說，我在想一件很偉大的事情呢。她伸伸懶腰，把頭靠在窗戶上，又睡著了。我們的車停在距128 號線75 公裏處，就在那裏，PCR 時代迎來了它的黎明。(同前)
世紀大發現的前夜
沒有“黑暗夫人”拍攝的那張關鍵性照片，曙光會那麼快來嗎?
論文的價值由競爭對手說了算
究竟應該通過什麼方式來確定一個發現是個大發現、中等發現、小發現，或者根本就沒有什麼意義呢?
這應該是由曆史決定的吧。但是現在如果要立即對一個無名新人提出的關於解答難題的論文的價值作出評判，然後看是不是要立即在下期《自然》雜志中刊登，該怎麼辦呢?如果判定的結果是不能刊登，那麼，也許隨後會被刊登在《自然》的對手雜志《科學》中吧。論文被刊登之後不久，如果這個發現被判定為特大發現的話，那麼《科學》雜志就會被認為有“先見之明”，其在全世界的知名度也會更高吧。另外，到時候肯定會有排著隊的大學者們來拜訪這個新人吧。於是，這個新人就會在交談中提到：“其實我最初是把我的論文投到《自然》那兒的，但是當時沒能得到他們的認可。”
對費馬大定理作出最終說明的安德魯•懷爾斯爵士的業績，也是經過媒體報道後才被人們當成一個特大發現來接受的。這只不過是個通過二次情報進行的二次價值判斷。關於安德魯•懷爾斯爵士發表的論文，在當時沒幾個人能夠理解，即使在今天，明白的人也是寥寥無幾的。這種事情都是因為這些被細化了的專業雜志引起的。在這裏，還有一個問題就是，能夠判斷一種研究成果是否有價值的，除了這個研究者本人，就只有極少數的同行了。
不僅僅是《自然》或《科學》這種著名的科學雜志，只要是能夠發表論文的雜志，他們幾乎都採用這種同行評審的方式來確定一篇論文是不是可以發表。所謂同行評審，就是說，大家都是同行，如果你要往一本專業雜志投稿，那麼，這一專業雜志的編輯委員會就會請這個領域的專家，即該論文著者的同行，來對這篇論文進行審查。他們從論文的新穎性、實驗方法以及推理方法等方面，來對其價值進行判斷，最後將判斷結果交給編輯委員會。編輯委員會再根據這個判斷來決定是否刊登這篇論文。在這裏，到底是誰做了這個評判工作，編輯委員會是會保密的，論文著者也無從知道，所以，他們也無法去“走後門”。
對於一個研究者來說，自己的論文能否被發表在自己中意的雜志上，在很大程度上決定著自己的前程。發現的優先權自不必說，今後的晉升、調動等，都是由研究者所發表的論文，也就是經過同行評審這一道公平的手續而刊登在專業雜志上的論文的數量和質量來決定的(在很多情況下，其實都是由數量來決定的)。
所以，通常情況下，我們看一個研究者的業績，實際上就是在看他發表的論文的數量。人們往往會有這樣一種誤解：發明、發現的主意最先是誰的，那麼這個發明、發現權就是誰的。這其實是不對的。誰先發表了論文，誰才能拿到發明、發現權。有時候，有的研究者其實就差幾個星期，甚至是幾天，就得不到這個權利了。
這種匿名的同行評審的方法，可以說是一種最公平的判斷一個專業研究者工作價值的方法。但是，由同行來判斷同行的論文，往往又會出現這樣那樣不可避免的問題。那就是：“最先的發現者是誰?”在這個充滿競爭的研究戰場裏，事實上還有很多處在榮譽背後、默默無聞的高手。在這個狹小的研究空間裏，所有的同行都是競爭對手。
天使也會墮落的吧
我們來作個假設，假設你被選中了(該專門雜志的編輯委員會認定你是某一領域裏的第一人，於是你欣然接受任務)，開始著手論文的審查。
當你看到他們送來的論文的時候，感到大吃一驚。這個論文的研究領域跟你的是一樣的，而且，這正是你一直都在警惕著的那個F教授研究組的論文。他們的研究搶先你們一步，他們順利地完成了他們的研究任務。你的猜想跟他的結論只有一步之遙。另外，那篇論文裏寫著的，正是你的研究團隊一直沒有研究出來的重要數據啊。
也許，在這種情況下，即使是天使，也會墮落的吧。於是，你針對F教授這篇論文的某些細節，開始挑各種各樣的毛病，你給編輯委員會反饋意見說，這也不行，那也不行，如果論文要發表，還需要修改一下圖表，追加幾次實驗，以此來為你的實驗贏得時間。另一方面，你又給你的部下下達緊急命令，要求他們迅速拿出實驗數據來，盡快完成你的實驗。因為，如果你的論文能盡早趕出來，並發表在其他雜志上的話，那麼，F教授的論文就沒什麼意義了，最壞的結果也就是，最終得出一個 “兩篇論文同時發表”的結論。
如果你這麼做了，那麼你就違反了規則，因為你這明顯是在剽竊別人的勞動成果。但是，既然是同行在審查同行的論文，那麼，審查過程中就不可能完全保證審查者始終站在中立的立場上進行審查，而不受到任何誘惑。另外，在以往審查者經不起誘惑而導致審查結果不公平的例子是屢有發生的。
為了杜絕這一現象，通常情況下，編輯委員會會同時指定若幹審查員(這樣一來，即使出現了審查員與論文著者之間有利害沖突的情況，也可以在某種程度上得到緩解吧。通常情況下，一篇論文要由3個審查員來進行審查，編輯委員會則要綜合考慮他們的意見)。另外，還有一項審查規定就是，與論文著者有著利害沖突關系的不能成為審查員。當然了，即使這樣，審查也不是100%公正的。由於編輯委員會大都是由同行們互相選舉產生的，如果他們之間產生了什麼利害關系，也會比較麻煩。
可能有的讀者會想，要是不在同行之間公開誰是論文的著者，審查起來可能會相對公平一點。比如說，在大學入學考試的閱卷過程中，都會採取密封考生姓名的方式，但是，應該沒有比論文更能體現著者個性的東西了。即使是著者的資訊被處理掉，審查者們也6 可以根據論文當中的措辭、主張、引用文獻列表等來推測出來。因為，這個世界上的研究者實在是太寥寥無幾了。
關於20世紀最大發現的疑問
這裏有一個研究案例，裏面包含了一個非常微妙的問題。那就是，關於20世紀最大發現的困惑：沃森與克裏克是如何發現DNA雙螺旋結構的?
之前關於生命的定義，我這麼說過：“能進行自我複制的系流。”而生命進行自我複制的基礎，就在於DNA能夠相互複制的雙螺旋結構。DNA就是將遺傳資訊從細胞搬運到細胞，或者從父母搬運到子女的物質的本質。得出這一結論的是奧斯瓦爾德•艾弗裏。另外，我們還知道了，如果對構成DNA的4種核苷酸進行分析，就會發現，裏面A(腺嘌呤)的含有量與T(胸腺嘧啶)的含有量是相等的，G(鳥嘌呤)的含有量與C(胞嘧啶)的含有量是相等的(查戈夫法則)。但是，沒有人注意到這一事實的意義。
而沃森與克裏克，則把關於這一難題的一些研究成果“剽竊”來，並向世人宣佈他們發現了DNA的結構。他們的論文只有千餘字，非常短，於1953年4月25日刊登在《自然》雜志上。
他們的論文用圖解的方式表現了DNA的雙螺旋狀結構，說明這兩條鏈是由糖和磷酸組成的，其內部A與T，G與C有規律地成對地排列著，對查戈夫法則的成立作了明確的說明，同時，也暗示了這兩條有著“互補”關系的螺旋鏈條能夠進行自我複制。所有的人都被這篇論文震動了，但是，在這個圖表中，關於解開DNA的雙螺旋結構的關鍵--這麼重要的資訊，卻是以非常漫不經心的口氣進行說明的，而且，幾乎沒有什麼人注意到。
在兩條螺旋狀鏈的旁邊，有很小的箭頭，這些箭頭的方向是彼此相反的。DNA鏈在化學上有著方向性，有頭和尾。構成雙螺旋的兩條鏈並不是朝向同一個方向的，而是朝向相反方向的，互相纏繞在一起。這樣，內部的核苷酸才能像螺旋狀那樣一點點地扭曲，並且等間隔、等距離地繞在一起。
我們再來作進一步說明，正是這種化學上的方向性，夾在引物中很短的DNA片段才能在複制的時候，依次按2倍、4倍的數目增加。那麼，沃森和克裏克是通過什麼方式向我們展現了DNA的螺旋結構呢?關鍵在於，他們找到了其中最為重要的線索。
為DNA拍照的年輕女科學家
我手頭上有張照片，是羅莎琳德•弗蘭克琳的。照片中的她身著一件很樸素的罩衫，靜靜地站在那裏。因為照片是黑白的，所以我們無法判斷她頭發的顏色。我想，應該是接近於黑色的棕色吧。在燈光下，她顯得格外迷人。她的眼睛似乎盯著某個遙遠的地方。從她那淺淺的微笑裏，我們依稀可以看到她內心深深的憂鬱。
弗蘭克琳於1920年出生於英國一個富裕的猶太人家庭裏。父母對她都很嚴格，她9歲的時候，就被送到了一所寄宿學校，開始接受最好的教育。這個小姑娘非常聰明，很早就對理科知識非常感興6 趣。後來，她順利地考入了劍橋大學。
當時，劍橋大學才剛剛開始接受女子以及猶太人入學，但由於種種原因，女生仍然不能和男生待在一起。那時，弗蘭克琳的成績總是排在第一名。之後，她又順利地讀完研究生，並在劍橋大學取得了物理化學博士學位元。
弗蘭克琳的研究領域是X光衍射結構學，就是用X射線來照射出未知物質的結構。波長比較短的X射線開始隨物質的分子結構散亂開來，將這些散亂的圖形記錄在感光紙上，一眼看上去，就好像是從天花板上散落下來的星光一樣。如果用特殊的數學方式來進行解析的話，是可以找到形成這種散亂物質的分子結構的線索的。而弗蘭克琳在劍橋大學度過的20世紀前半期，正好是X光衍射結構學研究的黎明期。
第二次世界大戰結束後，世界終於恢複了平靜，弗蘭克琳前往法國巴黎留學。之後她接受了英國倫敦大學國王學院的邀請，開始了新的研究。那是1950年的秋天，也就是她33歲時的事情。在這兒的20多個月裏，所有的幸運、不幸都時刻籠罩著她。
弗蘭克琳在國王學院的研究課題是DNA分子鏈X光衍射解析。當時，已經由奧斯瓦爾德•艾弗裏證實，DNA才是遺傳物質。所以，接下來的任務就是對DNA的結構進行解析。大家都渴望在這方面有所建樹，於是都積極地進行著研究。有的人是公開做實驗的，而有的則是默默地做。
當時，有個才20幾歲的美國人叫沃森，這個人夢想著發大財，於是他來到了弗蘭克琳的母校--劍橋大學。在那裏，沃森與克裏克相識，兩人氣味相投。盡管如此，當時他們並沒有得到什麼研究上的情報。關於核苷酸的組成，查戈夫法則是唯一的線索。
將歸納法進行到底
弗蘭克琳絲毫沒有理會當時喧囂的環境，她只是為自己能夠通過自己的方式用X射線來解析物質的結構而感到幸福，只是在踏踏實實地做她的研究。
甚至在後來所公開的手記以及私人信件中，我們都找不到她關於DNA研究的記述。DNA於弗蘭克琳而言，只是一種實驗材料，而X射線結構學則是一份只有踏踏實實地實驗才能取得進展的工作。
首先，作為實驗材料的DNA，必須要高度純淨;其次，必須要使其結晶。關於結晶化，是沒有什麼理論的，即使在如今的21世紀，也同樣如此。只能通過反反複複的實驗來探索結晶化的條件。從某種意義上來說，X射線結晶學成功與否的關鍵就完全在於此。為了得到實驗數據，必須得到很大、很漂亮的結晶體才行，而要對那些散亂的圖形進行解析，那將是一項很浩大的工程。在今天，我們可以用計算機來計算那些龐大又複雜的數字，而在弗蘭克琳的那個年代，她只能親自動手來算。
她只是想用“歸納法”來解析出DNA的結構。在這裏，她完全沒有任何野心，就像解決現在很多人喜歡玩的縱橫填字遊戲一樣，她一點點地進行著縝密的研究。最後，全部圖像作為一個整體出現了，這就是DNA的結構。完全沒有什麼靈感，也沒有什麼偶然性，只是在一個一個的數據和觀察事實的基礎上進行的。自始至終，她都貫徹6 著歸納法，事實上，對她來說，除此之外，便沒有別的方法。
弗蘭克琳就這樣踏踏實實地做著她的實驗。從實驗開始一年多以後，她就證明瞭DNA根據水分含有量的差別分A型和B型兩種形式存在。為了對其進行區別，她又研究出了結晶化法，然後，用X射線正確照射出這些微小的DNA結晶，並成功地對這些散亂的圖形進行了拍攝。所有這些，她都當成未發表數據，沒有給任何人看過，只是獨自進行著數學解析。雖然她本人未能意識到她所使用的歸納法，但實際上那離獎杯只有一步之遙了。
另一方面，沃森和克裏克則一直在用典型的演繹法來研究DNA的結構。這其實只是他們的一種直覺，一種靈感，結果是，他們急於得出實驗結論，以致忽視了不能支持他們結論的一些數據。但是與此同時，他們也實現了一種大膽的飛躍，他們開始打破舊弊端，開拓新世界。沃森與克裏克並不是通過自己做實驗來獲取實驗數據的。他們只是在用紙和針搭建分子模型，然後得出這也不是那也不是的結論。他們認為，既然DNA是生命遺傳資訊的載體，那麼，它肯定也有能夠確保自己進行自我複制的結構。即使使用演繹法，他們也需要數據和觀察事實來支持他們的思維，而所有這些，都是他們意外得到的。
被盜走的X射線衍射照片
弗蘭克琳認為自己是個獨立的研究者，因此DNA的結晶學也只是她自己的成果。但是，在她所屬的國王學院，有位在那研究DNA已經很久的人威爾金斯卻認為，弗蘭克琳是自己手下的兵，他自己才是DNA研究工程的所有者。對X射線衍射照片並不熟悉的威爾金斯，期待著弗蘭克琳的加盟能推動這項研究的發展，而弗蘭克琳的不幸也就始於此。
弗蘭克琳容忍不了一切的曖昧與妥協，於是她與威爾金斯之間產生了矛盾。她甚至還宣佈過，要與威爾金斯斷絕關於DNA研究的所有聯系。對於威爾金斯來說，這場冷戰實在是太讓他束手無策了。
弗蘭克琳和威爾金斯所屬的倫敦大學國王學院與沃森和克裏克他們所屬的劍橋大學在DNA結晶研究方面是競爭關系，但是他們之間的私人交情卻特別好。尤其是克裏克與威爾金斯年紀相仿，很早之前起，兩人就是關系非常好的朋友了。他們經常在一起吃飯，抱怨弗蘭克琳，威爾金斯當時甚至在背地裏叫弗蘭克琳為“黑暗夫人”。
這裏有三本書。一本是沃森寫的《雙螺旋》，另外一本叫《狂熱的追求》，第三本是威爾金斯的《雙螺旋第三人》。
1968 年，沃森出版了一部著作《雙螺旋》。該書作為一本科普讀物，一舉成為當年的暢銷書。書中把DNA結構的研究進程中，各研究者之間赤裸裸的醜態，比如不安、焦躁以及相互之間的猜疑、嫉妒等，都用極為細膩的筆觸表現得淋漓盡致。大家都覺得這本書的揭秘性很吸引人。
但是，這裏面也有讀者們所不知道的事情，那就是，這本書的敘述根本就不是客觀的。在這本書裏，只有著者沃森才是天真無邪的天才，而其餘的人則通通都被戲劇化了，於是，有相當多的人對此提6 出了異議，連克裏克都覺得很不舒服。其中，最大的不公正就是關於弗蘭克琳的記述。在書中，弗蘭克琳是威爾金斯的助手，是個難以交往、歇斯底裏、連自己實驗數據的重要性都意識不到的不折不扣的黑暗派女研究者。
在這裏，還有一件很重要的事情被若無其事地拿來講述。沃森有一次去訪問倫敦大學，與弗蘭克琳論爭，情緒非常不好，於是，他與威爾金斯就成為了“被害者同盟”。而且，威爾金斯還告訴他了一個秘密。那就是，他複印了弗蘭克琳拍攝的能表現 DNA三次元形態的X 射線衍射照片。
當我問到這個X射線衍射照片是什麼樣子時，威爾金斯立刻從隔壁的房間裏取出了能夠展示一種被他們稱為B型DNA 結構形態的照片複印件。
看到弗蘭克琳的X光衍射照片的時候，我驚呆了，嘴巴張得很大，心也在怦怦地跳個不停……在那張照片上，給我留下最深印象的是那些黑色的十字反射，而這種反射，只有在螺旋結構中才能產生。(《雙螺旋》，沃森)
狂熱的追求
世紀大發現是科學史上的一樁剽竊案嗎?
非常微妙的說辭
一個有經驗的醫生，只要看看患者胸部X射線照片，就能從中看出結核或者是早期癌症之類的症狀來。而如果我們把它拿到手裏，就只能看到一塊塊模糊的像雲彩或晚霞一樣的東西。
事實上，當醫生把X射線照片拿到燈光下的時候，與其說他是在分析手裏的X射線照片，還不如說他是在判斷提前在他心裏形成的“理論”與照片的異同點。如果患者患有結核病，那麼，在他左右肺下方楔子狀的前端會出現一條水線，而如果患者得的是癌症，那麼其毛細血管的走向就與一般人的不同。醫生在拿到X射線照片之前，腦子裏已經有了這樣的“理論”。
數值、圖表、顯微鏡圖片、X射線檔……所有這些科學數據都是客觀的。但是，看到數據A的觀察者們，卻未必能看到對應的客觀事實A。俗話說，百聞不如一見，但是事實上，通過這一見，人們所看到的結果卻是不同的。也就是說，在關於這些數據究竟意味著什麼這一點上，觀察者的視角是不同的。而出現這一現象，其實跟觀察者腦子裏預先形成的設想有著很大的關系。
沃森通過不正當手段看到弗蘭克琳所拍攝的DNA的X光衍射照片的時候，他心裏有著怎樣的“反應”呢?從他的自傳《雙螺旋》來看，當他看到威爾金斯偷偷給他的X光衍射照片的時候，他就像受到了雷擊一樣，瞬間就領悟到了這照片的含義。“看到弗蘭克琳的X光衍射照片的時候，我驚呆了，嘴巴張得很大，心也在怦怦地跳個不停”這是真的嗎?無論他是有意識的，還是無意識的，這種心理無疑都是一次戲劇性的變化。當時，無論是沃森還是威爾金斯，他們都還沒達到看到圖片就能馬上對數據作出詳細解釋的境界，他們也不精通X射線結晶學。關於這一點，是毫無疑問的，我們只要看看威爾金斯的自傳就知道了。為了公平起見，讓我們來看看這個被描寫成負面形象的威爾金斯的說辭吧。
在沃森的書中，關於盜用弗蘭克琳X光衍射圖片的事情被寫得冠冕堂皇，從中我們看不出他的一點兒羞恥之心。之後，遺傳基因的研究如疾風怒濤一般迎來了它的大豐收時期。那個時候，出現了一本描寫這一絢爛期而名聲大振的書《分子生物學的黎明前向生命的秘密發起挑戰的人們》。就連這本書的作者賈德森，也受到了沃森猛烈的抨擊。所有這些，威爾金斯都看在眼裏，他的心痛了，但是，他一直沉默著。直到最近，他才終於向世人敞開了他的心扉。他寫了一部書，書名是《雙螺旋第三人》。
在這裏，威爾金斯說，關於“X光衍射照片盜用”這件事情，被世人說成很多版本，讓他受到了很大的傷害。他說，事實上，弗蘭克琳是同意把X光衍射照片拿給沃森看的。所以說，他們絕不是在盜用或者說無授權使用別人的照片，而是間接地得到了弗蘭克琳的許可。
這是非常微妙的一段說辭。當時，弗蘭克琳與威爾金斯的關系搞得很僵，她甚至很頑固地堅持要換研究室。而在弗蘭克琳的手下，有個研究生叫高斯林，弗蘭克琳搬走之後，他就做了研究室領導威爾金斯的手下。因此，威爾金斯就有了閱覽弗蘭克琳與高斯林共同的研究成果的權力，而這一權力，也是弗蘭克琳所許可的。
在《雙螺旋第三人》中，威爾金斯還對沃森看到X光衍射圖片時的場景進行了回顧。沃森看到圖片後，急著要回去，而威爾金斯也沒有想過要把這麼重要的情報送給沃森。在書中，我們也看不到沃森看到圖片後大為震撼的一點兒蹤跡，我們感覺不到他內心裏的翻騰，至少在書中，沒有提到過沃森看到照片時“嘴巴張得很大”這一說法。
做好准備的人
弗蘭克琳拍攝的DNA結晶X光衍射照片後來被視為是DNA研究史上了不起的資料。但是，乍一看上去，這其實就是一幅很抽象的照片，上面到處都是黑色的斑點。如果要將其解析出來，這將是一個很龐大的工程，耗時間，耗精力，因為需要進行各種各樣的數學變換。所以，如果說這個是由沃森完成的，很難讓人信服。如果威爾金斯有一定的“理論”准備，並且能充分理解這些照片的意義，那麼，他應該不會把這麼重要的資料給自己的競爭對手看才對。
其實，還有一個人，對X射線結晶結構解析比任何人都有更深厚的“理論”，並且他還有關於解析蛋白質X射線圖片的經驗，這個人就是克裏克。
但是，克裏克就是克裏克，在他的自傳《狂熱的追求》中，他說：“我那個時候並沒有看到過弗蘭克琳拍的什麼X光衍射照片。”實際情況應該不是這樣的。順便提一下，克裏克的自傳原名是《WhatMadPursuit》。他那“自由的靈魂的經曆”與沃森在他那語氣極度誇張的《雙螺旋》中的筆調是完全不同的，他只是做了淡淡的回憶，關於DNA螺旋結構分析部分也寫得小心翼翼。當然了，接下來，克裏克還做了一些預言性的思考。比如說，要將遺傳基因DNA與蛋白質的氨基酸排列這兩種不同的“密碼”聯系起來，就需要一座橋梁，關於這座橋梁的性質，則需要進一步的思考與實驗。
之後，通過DNA進行資訊複制以及搬運，以及使核酸的遺傳密碼與氨基酸進行配對，起著轉化作用的RNA相繼被發現，都毫不例外地證明瞭克裏克的預言說到了問題的關鍵。在生物學上，像這種理論性的預言最終通過實驗得到驗證的並且具有劃時代意義的例子，還是比較少見的。
那安安靜靜的熱情
克裏克在著手研究 DNA之前，對各種研究都沒有興趣，無論讓他做什麼，他都是在懶散地應付。物理學家出身的他，到了倫敦大學以後，仍然是以這種態度在實驗室裏做實驗，實驗的主要內容是測定水在壓力以及高溫條件下的粘性變化。不久，第二次世界大戰爆發，他被分配到了海軍的一個部門工作，開始從事水雷方面的研究。
後來，二戰結束，他終於來到了基礎研究的聖地--劍橋大學的卡文迪什研究所。在這裏，他的工作是從馬的血液中提取一種被稱為血色素的蛋白質，然後日複一日地對其結構進行研究。這其實不是他所想做的。他想從事一些比較大的挑戰，比如揭開人類曆史上一些未被破解的“神話”，等等。
因為將“利己的遺傳基因”理論傳播到日本而名聲大振的竹內久美子在《真愚蠢啊!關於遺傳基因和神》中，對克裏克大為贊賞。我們暫且不說她的理論正確與否，就贊美克裏克這點而言，該書絕對稱得上是精品。她說，克裏克在走了很多彎路之後，仍然保持著最初的那份熱情，安安靜靜地做著他的研究。之前我們所提到的 “自由靈魂的經曆”這句話，就是從這兒來的。但是，文章中還有這麼一段話:
《WhatMadPursuit》這本書的書名如果直譯的話就是《你究竟在如此瘋狂地追求什麼呢》。這句話出自濟慈的一首詩。但是很遺憾，卻被譯成了《狂熱的追求》。
原本非常別致的一個標題就這麼被意譯成了如此普通的一個短語。竹內久美子的這本書在非常長的一段時期內都相當暢銷，即使印了很多次，也從來沒有誰想過要換一下那書名。
首先，從結構上來看，我們無論如何也想像不出這是個感歎句來。這句話的出處是濟慈一首非常著名的詩《OdeonaGrecianUrn》(希臘古瓷頌)。在詩中，詩人向古代的瓷發問，這是一首疑問詩。其意思是，究竟在如此狂熱地追求什麼呢?對於克裏克來說，當然是生命最大的秘密--遺傳基因之謎了。如果句子變成What=Something的話，其意思就變成了狂熱追求的是什麼呢?也許這樣，更能跟克裏克的處境相匹配吧。
與一心走在科學行政的道路上，並且在基因工程上也有著很大成績的沃森不同，克裏克一生都只是個研究者。而這個20世紀最偉大的科學家，這個有著傳奇故事的偉人克裏克，我只見過一次。
拉荷亞是距離洛杉磯南部大約兩個小時車程的一個小城，位於太平洋沿岸的一個小丘陵上。這裏一年四季鮮花盛開，即使是冬天，也能看到蝴蝶翩翩起舞，無數功成名就的大人物彙集於此，度過他們的餘生。同時，海浪拍打著拉荷亞海灘，這裏也是個沖浪的好地方。
拉荷亞在西班牙語裏面是“寶石”的意思。它享受著陽光的沐浴，有一種硬質的美感。拉荷亞北邊臨海的小山丘上是薩爾克生物研究所。這是世界上最好的生物學研究機構之一，過去曾經是個私立機構，其周圍是荒地，到處都是沙子和岩石，突然出現在這裏的到訪者會給人一種出其不意的感覺。
路易士•卡恩設計的這座建築物是由混凝土建成的低層研究大樓，就好像中世紀的研究院一樣，以中空的球場為中心，呈回廊狀。球場上沒有任何植物，鋪的全是石頭。只有朝向太平洋的那一側，才有條通道，貫穿球場中央的水路經過通道一直延伸到海邊。卡恩稱其為“空中的門臉”。而那些聚集到薩爾克研究所的頂級學者們，則就7 是通過這個門臉，夜以繼日地向全世界傳遞著他們的研究成果。
有一次，我去薩爾克研究所訪學，在建築物裏面繞了一圈後，來到一個自助餐廳裏休息。我坐下後，往旁邊一瞅，就看到了克裏克。他跟我隔著一個人坐著，靜靜地在那兒喝咖啡。餐廳裏面，研究員們三三兩兩地湊在一起，談笑風生，誰也沒有注意到克裏克。也許，這是他們對克裏克表達敬意的一種方式吧。
他在離開英國之前很久就移籍到了薩爾克。在那裏，他開始著手他年輕時候的夢想之一--他希望能揭開人類大腦之謎。分散的神經是怎樣協調工作的，即大腦的結合問題，這是個非常難的課題。對於揭開了DNA之謎的克裏克來說，這又是一大挑戰。這涉及生命現象裏的同步調問題，即共時性，以後有機會我們再說。
當然，我也沒有和當時就在我身邊的克裏克說上一句話，但是我覺得跟他的邂逅是一種不可思議的偶然的榮幸。2004年，克裏克就是在這裏，永遠地離開了我們。
偉大發現的內幕
那麼，讓我們再一次回到我們的主題上來吧。有一個事實我們需要注意，那就是，克裏克在他的自傳中，極力地避開了一些事情，而這對揭開螺旋結構至關重要。另外，書裏還細致地描寫了評價科學者的科學者們所設的陷阱。克裏克在弗蘭克琳完全不知情的情況下，盜用了她所研究出的關於DNA的資料。
1952 年，弗蘭克琳將自己的研究結果整理成年度報告提交給了英國醫學研究機構。該機構是一個公開地為她提供科研經費的組織。作為研究者，弗蘭克琳有義務將自己的研究成果向其彙報，然後該機構才能以此判斷是否要繼續為她提供經費，這在當時是很普遍的做法。所以，弗蘭克琳就很用心地將自己的研究成果盡可能詳細地整理到報告中去。
但是，她所提交的報告，並不是什麼學術論文，所以也就沒有必要去通過什麼專業科學者的審查，也無須進行發表。報告裏都是一些未經發表的研究數據，擁有預算權的英國醫學研究機構的成員們都能看到這份報告書。這就意味著，弗蘭克琳的這份報告與研究論文一樣，可能被那些專業科學者們看到。
在那些科學者們當中，有一個人叫馬克斯•佩魯茨。這個人是英國醫學研究機構的成員，在克裏克所在的劍橋大學研究所裏擔任克裏克的指導員。弗蘭克琳提交到英國醫學研究機構的那份報告書，在到了馬克斯•佩魯茨那兒之後，又到了克裏克那兒。於是，克裏克得以看到弗蘭克琳的研究資料，就這樣，悄悄地，而且很順利地就看到了。
這份報告書對於沃森和克裏克而言，是一份非常寶貴的資料。這不簡簡單單是一份數據，是經弗蘭克琳的雙手親自測定出來的數值和解釋，這跟戰爭的一方拿到了敵國的絕密檔案沒什麼區別。這份報告明確記載了關於DNA結晶的分析數據，看到它，就能知道DNA螺旋的直徑是多少，以及這當中有多少堿基成階梯狀分佈。另外，報告書上還寫著最關鍵的東西：“DNA的結晶結構是C2空間群。”
這就如同給克裏克之前的猜測狠狠地潑了一盆涼水。所謂的C2空間群，是指構成DNA的兩個單位必須方向相反，成點對稱排列。7 之前，克裏克一直以為血紅素的結晶結構是C2空間群，他已經對血紅素的結構研究徹底厭煩了。
“Chance favours the minds that are prepared.”這句名言的意思是：機會只眷顧時刻做好准備的人。而在這裏，還真有這麼一件事情應驗了這句話。
兩條DNA鏈是繞在一起的，並且其方向是相反的!對此，克裏克作出了有力的解釋。A與T，G與C這兩組堿基對與DNA鏈的走向成90度角，並且完美地鑲嵌於 DNA螺旋內部;彼此配對的DNA的複制方向也是相反的;PCR也是在這個基礎上成立的。所有問題的關鍵都在於此。
也許，克裏克與沃森在看到弗蘭克琳的這份報告書之前，對自己搭建的模型是充滿信心的。不久，他們就把論文提交到了《自然》雜志那裏。
在雜志組織同行對一篇論文進行評審的過程中，如果評審者在原著者不知情的情況下，將含有未經發表的報告書資訊擅自透露給原著者的競爭對手，這是極度違反關於重大研究的評審規則的。那麼，這份資料究竟是佩魯茨主動送給克裏克和沃森的呢，還是他們去向佩魯茨要的呢?1969年，佩魯茨在《自然》雜志上這麼說： “那個時候我還太年輕了，對於工作上的一些程式問題也不是那麼很在意。另外，我覺得那份報告書又不是什麼很絕密的東西，所以沒有什麼不可以給他們看的。”
1962 年，也就是在DNA雙螺旋結構被發現之後大約10年，在斯德哥爾摩舉行的諾貝爾獎頒獎儀式上，沃森、克裏克、威爾金森，這三位在DNA雙螺旋結構發現方面作出貢獻的科學家神采飛揚。他們被集體授予諾貝爾生理學或醫學獎。同時，頒獎臺上還出現了另外一個人--馬克斯•佩魯茨，諾貝爾獎評定委員會認為，馬克斯 •佩魯茨也對這一發現作出了一定的貢獻，他被授予了諾貝爾化學獎。從另外一個角度上我們可以說，“所有的罪犯都到場了”。
而在這裏，我們卻沒能發現對於DNA雙螺旋結構的發現作出最大貢獻的弗蘭克琳的身影。也沒有人告訴她這三個人在斯德哥爾摩領獎的事情，她甚至一輩子都不知道自己的研究成果被別人盜用了，並且幫助別人拿到了諾貝爾獎。1958年4月，與癌症頑強鬥爭了很久的弗蘭克琳，永遠地離開了我們。那一年，她才37歲。弗蘭克琳後期的研究課題從DNA轉為煙草病毒，直到她去世。7 她基本上解開了其立方體結構之謎，並且是通過完美的歸納過程來完成的。那是弗蘭克琳所獨有的思考方式。病毒以成螺旋狀的RNA為中心，以此為基礎的蛋白質則纏繞在上面，以螺旋狀上升，呈圓弧形，最終形成一個圓柱形結構。
其實，X光衍射照片在弗蘭克琳不知情的情況下被盜用與她的英年早逝，還是有著一定關系的。
“薛定諤的貓”
無論是沃森，還是克裏克，或者威爾金森，大家開始研究生命奧秘的契機都源於一本書，這就是奧地利物理學家薛定諤的《生命是什麼》(WhatIsLife，1944)。這本書的日文版於1951年出版，之後就成為了日本經久不衰的暢銷書。現在我手頭的這本非常的薄，甚至都可以叫它小冊子了。
請讀者們把記憶停留在1944年吧。正好是10年後，沃森和克裏克發現了雙螺旋結構。而也正是在這一年，紐約洛克菲勒研究所的奧斯瓦爾德•艾弗裏發表了一篇關於遺傳物質即為DNA的論文。只是那個時候，這一理論還未能得到世人的認可，當然了，物理學家薛定諤也不例外。
毫無爭議地，薛定諤與愛因斯坦並稱為20世紀初理論物理學上的兩大天才。1926年，他以《量子化就是本征值問題》為題發表論文，那年他才38歲，他和他的 “薛定諤波動方程式”一起名揚世界。今天，理科系的大學生都要從他的基礎理論開始學起。那麼，他是怎樣著手對生命現象進行考查的呢?
1933 年，薛定諤拿到了諾貝爾物理學獎，但是這個時候，他已經離開了理論物理學的“磁場”。對於這一基礎的量子力學以後的發展，他內心充滿了不確定性，於是他產生了懷疑，最終背離了研究軌道。他提出的逆說被稱為“薛定諤的貓”，就是他自己提出的以不確定性為基礎的關於自然理解的反命題。
20世紀 30年代末期，他隱遁到了愛爾蘭的都柏林，完全脫離了學術界的主流。1943年2月，第二次世界大戰正打得激烈，在都柏林的高等學術研究所主辦的面向公眾的連續講座中，他發表了“生命是什麼”的演講。在這裏，這種孤獨的認識得到了認可。這為以後物理學關於最複雜、最不可思議的現象的解釋，指明了道路，而這一最複雜、最不可思議的現象，指的就是生命。他採取了立論這種形式來做證7 明，但是，他的本意其實是相反的。生命現象並不神秘，也不特別，而是可以通過物理、化學語言來解釋得清清楚楚的。如此大膽的宣言出自一本書，而這書就是《生命是什麼》。薛定諤的那股靜靜的熱情，被年輕的沃森、克裏克還有威爾金斯感應到了。
薛定諤在他的《生命是什麼》中，提出了兩個非常重要的問題。首先，他預言，遺傳基因也許是非週期性結晶。第二個問題是個很有意思的問題:“原子為什麼這麼小呢?”
原子愛運動
我們的身體為什麼這麼大，又恰好這麼大呢?全是原子運動的功勞!
小貝殼為什麼如此漂亮
暑假，沿著沙灘散步的時候，你就會感覺到腳底下散落著無數的生物與非生物。你會看到一些紅色的小沙石上布滿了線條。我撿起了一塊，捧在手心看了好久，然後把它扔到了沙灘上。不經意間，我看到，在原來那塊小沙石的旁邊，有枚跟它顏色很接近的小貝殼。雖然它已經沒有生命力了，但我分明從中感覺到了生命的力量。那麼，我所看到的這枚小貝殼跟之前扔掉的小沙石之間，究竟有著什麼本質上的區別呢?
“所謂生命，是一種可以進行自我複制的系統。”這個定義是科學家們對生命的基礎、遺傳基因的本質--DNA分子的結構分析後作出的。
貝殼確實是貝的DNA產生的。但是，現在我們所看到的貝殼，又會有一種與“複制”完全不同的感覺。無論是小沙石還是貝殼，都是原子聚集在一起形成的一種自然造型，看上去也都很漂亮。但是，這小小的貝殼散發出來的硬質的光芒卻蘊藏著小沙石不具有的美。這是因為，貝殼的美是由秩序產生的，而這種美只有動態的物質才具有。
動態秩序也許，這就是定義生命的另外一個條件。為了對這個進行研究，我們的記憶需要回到20世紀50年代，也就是“DNA的世紀”剛開始的那個年代。
如前所述，向DNA的結構解析發出挑戰的沃森、克裏克、威爾金斯等，都受到了一本書的啟發，那就是量子力學的先驅者薛定諤於1944年隱居在愛爾蘭都柏林時出版的《生命是什麼》這本書。
其實，書中給沃森他們最大啟發的還是薛定諤的那句總括性的預言：生命最終都可以用物理學或化學的語言來進行說明。而沃森他們直到50年代的時候，才讀到了這本書。另外，薛定諤對於遺傳基因的認識僅僅停留在物質階段，而他在生物學上這方面的知識也是很匱乏的，因為他是一個物理學家。
說起 1944年，紐約洛克菲勒研究所的奧斯瓦爾德•艾弗裏在這一年發表了一篇很嚴謹的論文。他在論文中主張，遺傳基因的本質不是之前大家公認的蛋白質，而是核酸。但是他的這一發現，受到了來自同事的猛烈的抨擊，當時幾乎沒有人去理會他。當然了，薛定諤也就不可能看到這篇論文。所以，薛定諤關於生命的認識是僅僅停留在物理學層面上的。後來，沃森和克裏克有了一個重要的發現，那就是，遺傳基因的本質是一種叫做脫氧核糖核酸(DNA)的物質，雙螺旋結構是遺傳基因複制機構的載體。而這一發現，給薛定諤的預言畫上了一個圓滿的句號。
另一方面，薛定諤關於生命所體現出來的另外一個重要特點的想法-原子為什麼這麼小呢，卻漸漸地被人們遺忘了。原子的平均化行為
在《生命是什麼》的開頭，薛定諤提出了這樣一個問題：“原子為什麼這麼小呢?”
這個看上去很傻的問題究竟有什麼含義呢?另外，它與生命現象的表現形式之間究竟有什麼關系呢?
確實，那一個一個的原子看上去的確都非常非常的小。一個原子的直徑在1-2埃之間，而1埃相當於1釐米的百億分之一。構成生命現象的最小單位是細胞，其直徑在30-40萬埃之間，它裏面包含著無數的原子。
薛定諤對原子的大小和生物的大小之間的關系作了說明之後，又提出了一個很尖銳的問題，那就是：
原子為什麼這麼小呢?
這個問題的確是太尖銳了。因為我們現在討論的問題實際上是原子的大小，是生物體的大小，尤其是我們人類自己身體的大小。……
因此，這個問題的真實意圖在於探討兩種大小--我們自己身體的大小和原子的大小的比例關系。如果把原子為什麼這麼小的問題當成是一個科學性的問題，那麼，我們的目的就明確了，即：將我們的身體與原子相比較，探討一下為什麼我們的身體會比原子大這麼多。
之後，薛定諤舉了很多例子來進行說明，最後得出一個結論：一般來講，原子總是不停地在做無秩序的熱運動。其中之一就是“布朗運動”。我們無法直接看到原子做運動時的樣子，但是在顯微鏡下，我們可以看到又小又輕的粒子，比如說浮在水面上的花粉或漂在空氣中的霧氣(微小的水滴)的運動情況。明白了這一點，我們就可以明白，粒子是在不停地做著非常不規律的運動，這種運動被稱為布朗運動。
微粒子周圍存在著我們看不到的原子(確切地說，水中的花粉，其周圍是水分子;空氣中的霧氣，其周圍則是氣體分子)，受它們的影響，微粒子不停地運動。另外，在空氣中有霧氣的情況下，由於重力作用，水滴會慢慢地降落到地表上來，以此來實現整體的平均化。在這裏，薛定諤提到了“平均化”這個概念。
在他所舉出的例子中，還有一個叫“擴散”。我們來做個新穎的說明吧。
往盛滿水的正方體容器的一角投入某種有色物質(在這兒用的是紫色的過錳酸鉀)。如果將容器靜置，過錳酸鉀就會開始慢慢地擴散。剛開始的時候，只有容器的一角有過錳酸鉀，而隨著時間的推移，過錳酸鉀逐漸擴散，原來很深的紫色也漸漸變淺，直到在容器裏分佈得很均勻。
但是，過錳酸鉀並不是“喜歡”從最初混合的地方向比較空的地方移動，在這裏也不存在什麼力或者什麼傾向性。
過錳酸鉀的粒子受到水分子的沖擊後，開始移動，它所移動的方向，並不是我們預先所能料想到的。在某些情況下，是由濃度低的地方移動到濃度高的地方，而有些時候，則是從濃度高的地方移動到濃度低的地方。即使如此，過錳酸鉀的粒子也能最終實現從濃度高的地方有規律地移動到濃度低的地方，並且實現平均化。那麼，這是為什麼呢?這正是由於各分子進行隨機移動而產生的結果。
現在，讓我們來做一個假設。假設正方體容器裏面被分為左、右兩個相等的小區域。過錳酸鉀的各個粒子通過無規律運動，有的從右邊區域移動到左邊區域，有的則從左邊區域移動到右邊區域，在這裏其概率是相同的。當右邊區域裏的過錳酸鉀比左邊的多得多的時候(最好最先開始的時候，將過錳酸鉀盡可能多地放在右邊區域裏)做一個分隔標記，就會看到，從右邊區域移動到左邊區域裏的粒子要比從左邊區域移動到右邊區域裏的粒子多得多。那麼這是為什麼呢?這是因為，做無規律運動的這些粒子中，右邊的要比左邊的多得多。
而如果要進行平均化，那麼就需要粒子從右邊移動到左邊，也就是從過錳酸鉀濃度高的地方移動到濃度低的地方。粒子持續運動，一直到實現整體上的平均化。當然了，在這之後，粒子也會繼續進行無規律運動。
薛定諤為什麼要進行這麼細致的說明呢?因為他想推出一個原理。那就是，物理法則是與若幹原子運動有關的統計學上的記述。也就是說，只有在實現平均化的時候，才能得到近似的一致。
我們的身體為什麼這麼大
如果說，要將所有的生命現象歸結於物理法則的話，那麼構成生命的原子也必須進行無休無止的無規律熱運動了(指我們剛剛提到的無規律運動以及擴散)。也就是說，細胞內部總是在不停地進行著運動，這樣才能構成生命的秩序。以這個為大前提，就能得出“我們的身體就必須要比原子大得多才行”的結論。
這是因為，所有有秩序的現象都始於若幹膨大的原子(或者說是原子構成的分子)在一起運動，實現其“平均化”。原子的“平均化”是要遵循統計學法則的，而這一法則的精度則隨著相關原子數量的增加而提高。
在無規律運動中建立起來的秩序，事實上是由在集體內部有一定傾向性的原子的平均概率形成的。
在這裏，我們假設有100個微粒子組成一個集體。把這些微粒子撒到空中，這就跟薛定諤所舉的空氣中的霧一樣，微粒子進入空氣中後開始向四面八方擴散，由於受到重力影響，開始進行“平均化”，並降落到地面上來。
再進行一次假設，將這100個微粒子投進盛滿水的正方體容器的右端一角。在這種情況下，微粒子與水分子之間發生碰撞，開始了無規律的運動。根據我們之前提到的擴散原理，微粒子逐漸向濃度低的一端擴散開來。
那麼，讓我們在某一個瞬間對這兩處的微粒子進行一次觀測。8 本來，那100個微粒子被撒到空氣中後，是應該往下墜落的，而被投入到水裏的那些微粒子也應該是向濃度低的一端擴散的。但是，在那一瞬間我們觀測的結果是，發現有一些微粒子並未遵循這一法則。這些微粒子並沒有往下墜落，反而往上升了，或者這些微粒子並沒有往濃度低的一端擴散。
這些脫離了“平均化”的微粒子的概率，是遵循一種法則--平方根法則的。根據這個法則，在這100個微粒子當中，有10個左右的微粒子是不遵循“平均化”軌道的。這一數值，是從純粹的統計學角度出發推導出來的。
現在，讓我們來假設一個只有100個原子構成的生命體吧。不管這個生命體進行的是什麼樣的運動，我們都必須接受這100個原子中有10個左右的粒子是例外的，不做這種運動。那麼，這個生命體就總是存在10%左右的誤差。而這對於要求有嚴格秩序的生命活動來說，是一個致命的概率。
那麼，如果我們假設一個生命體中有100萬個原子呢?那麼根據平方根法則，例外的粒子數就是1000個。也就是說，誤差率是1000:1000000=0.1%，這個數值就比剛才的10%要小得多了。事實上，豈止是100萬，簡直是有100萬的幾億倍數量的原子與分子參與了生命活動。所以，薛定諤指出，這就是生命體遠遠大於原子的物理學上的解釋。
參與生命活動的粒子數量越少，不遵循平均化法則的粒子產生的誤差率就會越高。而如果參與的粒子數量越多，誤差率就會大大降低。正是為了使生命現象有嚴格的秩序，“原子才會這麼小”，或者說，“生命體才會這麼大”。
生命形態受限制之謎
事實上，人類到近些年才明白，擴散原理對生命初始階段基本形態的形成有著巨大的作用。
我們的身體裏有根脊柱，以此為軸，我們的身體呈左右對稱結構。脊柱是分節構造，我們的神經也是根據這分節的脊柱進行分佈的，這是脊椎動物的基本構造。而昆蟲、蜈蚣、蜘蛛或蚯蚓等無脊椎動物，也是沿中心線進行分節的分節構造體，它們也遵循這一通則。那麼，這意味著什麼呢?
用生物進化論來解釋，則是：進化的原動力發生了突然變異。突然變異是沒有方向性的，因此它們做的是隨機運動。在生命曆史的某一階段，發生了隨機的突然變異，於是出現了具有分節構造的生物。比起沒有分節構造的光滑的生物來，有著分節構造的生物的樣子就顯得十分醜陋了，但是，它們也由此享受到了分節構造生物特有的優勢。比如，通過分節，生物體的機能可以得到分擔，可以提高物質的利用率，在受傷的時候能保證只傷到其中的一節，並且有利於恢複。這樣，有分節構造的生物就能夠很好地適應環境，它們打敗了無分節構造的生物，於是，今天地球上大面積分佈著的是有著分節構造的生物。
但是，我覺得要是把現有的生命的特徵尤其是形態特徵，都歸因於進化論，即自然淘汰這一法則，以及由此發生的隨機變異的話，那麼將生命的多樣性總結得也未免太簡單了。於是，我感到了8 巨大的恐慌。
當然了，有了一定的物理框架、物理制約，然後才能有生命體，這一思維是沒錯的，也確實有很多這樣的現象存在。分節構造就是其中一例。
有種小動物叫果蠅。科學家就是通過觀察這種可憐的小昆蟲，得出了生命形態的分節構造這一結論。這種小果蠅雖然叫“蠅”，但其實其英文名稱是 Fruitfly，它喜歡水果或樹汁，體長3毫米左右。我們可以在試管中培育它，其生命週期也很短(從卵到孵化出來需要一天，幼蟲期是三天，蛹期是五天)。很久以前起，它就作為一種實驗動物，在遺傳學的研究上發揮著重要的作用。
它產下的卵可以不停地進行分裂，然後逐漸成形。它會成長為一種很小的蛆蟲，等長到蛆蟲這麼大的時候，它就有了很完備的分節構造。接下來我們要講的是，它進行細胞分裂，細胞塊是成為幼蟲的前一個階段。
其細胞塊像橄欖球一樣呈紡錘形，將來哪一端變成果蠅的頭，哪一端變成果蠅的尾，也都是在這個時期決定的。這個時候，會從即將成為果蠅頭部的那一側釋放出一種叫Bicoid(果蠅體內控制頭胸發育的一個關鍵基因)的特別分子，而這種分子就像投入到容器一角的過錳酸鉀一樣，迅速擴散開來。雖然這種分子只是在果蠅生命初始階段的極為短暫的那一瞬間產生的，但是卻能夠大量地擴散，以保證其進行隨機熱運動，實現“平均化”。於是，從果蠅的頭部到尾部，就形成了很漂亮的濃度分配。
對於接觸到Bicoid的細胞，它會發出一種分化命令。這實在是讓人覺得不可思議，但是，在細胞一側應該存在有感受Bicoid的階段性的閾值吧。它們根據各階段上的反應來進行分化。這樣一來，蛆蟲就有了分節構造了。
另外，從這個橄欖球一樣的細胞塊的背部來看，濃度擴散不僅僅發生在縱向上，在橫向上分佈得也很均勻。這樣，就形成了分化的左右對稱性。
看到這種現象，通常我們會認為，生命出現一定形態的根據在於，分子的擴散所帶來的濃度分配以及空間的擴大等一些物理學上的結構變化。
這絕不是由於隨機實驗或環境變化所產生的選擇。隨機運動其實指的是那個時候原子或分子的運動過程中如何形成一定秩序的問題。以此為大前提，薛定諤認為，生物體必須是一種遠遠大於原子的存在。
動態秩序是生命的保證
但是，這僅僅是問題本質的前提。生命並不僅僅是在物理學的結構裏通過熱運動提高自身溫度，而是通過熱運動形成一種複雜的秩序。這種秩序呈現出來的狀態將沙灘上的小貝殼與小沙石區別開來。另外，如果一個貝是有生命的，那麼隨著它的成長，貝殼上的花紋也隨之擴大，說明這種秩序是動態的。
當然了，薛定諤也認識到了這一點。在擴散過程中，產生了濃度不均的情況，但是不久之後就一致了。在這一過程中，不僅僅是濃度的分佈，還有溫度的分佈，能量的分佈，或者被稱為化學潛在8 性的反應性的傾向，所有這些分佈上的差別都會迅速被消除，得到平均化。物理學家們把這一現象稱為熱力學的平衡狀態，或最大熵狀態。處於這個狀態的系統是死的。物理學家們經常把他們所研究的這個世界稱為“系統”。
熵是表現雜亂狀態的尺度。所有物理學上的過程都是通過物質的擴散，朝著熵最大的方向運動，從而達到均一的隨機狀態，這就是所謂的熵增大法則。不過，生物可以避免自己由於不能運動而陷入到“平衡狀態”中。當然了，生物也會死去，這就是生命這個系統的死亡，是最大熵狀態。但是，通常情況下，生物，尤其是人，要達到最大熵狀態，需要幾十年的時間，這個過程遠遠比無生命的反應系統達到最大熵狀態的過程要漫長。在這期間，生命可以成長，可以進行自我複制，可以從傷害以及疾病中得到恢複，然後繼續成長。
也就是說，生命是這樣一種東西：現存秩序有能夠維持其自身秩序的能力，並且還具有產生新的具有某種秩序的能力。那麼，這一過程是如何實現的呢?關於這個問題，薛定諤並沒有給出具體的說明，但是，他做了如下預言：
生命中肯定還存在迄今為止我們所不知道的統計學法則以外的其他原理。這種構造，並不是生命力這種非物理學上的超自然的構造。這是一種完全未被我們所認識的新構造，但是也應該遵循著物理學上的原理。也許這就跟只懂得蒸汽裝置的技師才能發明電氣發動機一樣。技師把開關按下去，發動機就開始工作了，但是他並沒有因此就認為是幽靈等東西在驅使它工作。技師把發動機分解開來進行研究，發現裏面有很長的銅線成線圈狀卷在一起，通過其旋轉，就能跟蒸汽裝置一樣，產生運動所需要的能量了。也就是說，發動機本身是未被我們認知的，但是所使用的原理應該是我們已經掌握的原理，現在我們需要做的，就是對其進行分析。技師應該是這麼想的吧。
與此同時，薛定諤還提出來另外一個概念--負熵。所謂負熵，就是指生命違背熵增大法則來構造秩序的一種方式。如果說熵是隨機的尺度的話，那麼負熵就是逆隨機，即“秩序”。
活著的生命一直都在不停地進行著熵增大。也就是說，一直都在靠近意味著死亡的這種熵最大的危險狀態。為了不使生命陷入到這一狀態中來，也即能繼續生存下去，唯一的辦法就是從周圍環境中獲取負熵--秩序。事實上，生命總是通過“吃”負熵這種方式來維持自己的生存的。薛定諤曾經作過這麼一個比喻，但它不只是一個比喻。
事實上，高等動物的食物本身都有著相當高的秩序，這一點我們都知道。薛定諤認為，那些物質--或多或少包含著複雜結構的有機化合物、秩序井然的物質--作為高等動物的食物，起著相當大的作用。在這裏，薛定諤犯了一個錯誤，他的這種想法實在是太天真了。事實上，那些食物一旦被動物所利用，其秩序就不會那麼高了。
因為，生命並不是將食物中所含的有機高分子的秩序作為負熵的源泉的。在生命體的食物消化過程中，無論是蛋白質也好，碳水化合物也好，這些本來應該被包含在有機高分子裏的秩序，都通通被分解掉了，裏面含有的資訊也一邊被隨意地拋棄，一邊被漫不經8 心地吸收。至於原因，就在於秩序是別的生物的資訊，對於生命體本身來說，就不是這樣了。
雖說如此，薛定諤的思想裏面，關於通過吃負熵來對抗熵增大這一部分，雖然還僅僅只停留在他的思想層面上，但這一觀點的的確確是正確的。為了弄清楚這一觀點的內涵，我們又不得不提到和薛定諤同時代的另外一個孤獨的已經不在人世的天才--舍恩海默。
動態平衡
生命到底是什麼?答案隱藏在一種守紀律、講秩序的運動中。
生命是運動著的狀態
海邊，沙灘呈弧形一直往遠處延伸，風從海上刮過來。在天與海相融，海與地相接的地方，似乎散落著能夠揭開生命之謎的零星的啟示。正因為如此，我們的夢想才會在這裏屢屢實現。
正好在這個能被海浪拍打到的地方，有一個用沙石建成的城堡，城堡的結構相當精緻和緊密。有的時候，海浪能夠一直沖到城牆根上，掠走那兒的沙粒。海風也不間斷地將牆表面上的幹沙一點點地削去。但奇怪的是，盡管經過了日積月累的剝蝕，城堡依舊沒有發生太大的改變，還一直保持著它原有的形狀。不，准確來說，只是看上去樣子沒變而已。
這座用沙石砌成的城堡樣子沒有發生什麼改變是有原因的。那就是，我們肉眼看不到的小小的大海的精靈們在不停地往被削掉幹沙的地方搬運新的沙石，來填充原本已經出現的沙石洞，對那些已經被破壞掉的地方進行修複。不僅如此，這些海的精靈們還能趕在海浪和海風之前，提前把它們要破壞掉的地方先破壞掉，然後再修複。正因為如此，幾個小時之後，城堡還能一直保持著其原本的形狀。也許，若幹天之後，這種形狀也不會有什麼變化。
值得注意的是，在這座城堡的內部，連一塊當初用來堆砌城堡的沙石也見不到了。從前堆積在這裏的沙石都被海風和海浪卷走了，現在支撐城堡的都是一些新沙石。也就是說，前一批沙石已經被完全替換掉了，而且這種形式還將不停地循環下去，而城堡卻依舊存在。也就是說，現在在那裏的，不是城堡，而是由沙石的替換產生的一種效果。
我們再進一步來說，那些不停地對城堡牆面上的沙石進行分解、再構造的大海精靈們，萬萬不會意識到：它們自己也是由沙石形成的。因為在起風的那一瞬間，就有一些精靈進入了原來的沙石中，同時又有一些精靈從沙石中誕生。精靈們不是建築城堡的工匠，而是城堡本身的一部分。
當然了，這只是個比喻。但是，如果我們把沙粒比作參與大自然循環的氮氣、氧氣、二氧化碳等主要元素，而把那些大海精靈們比作掌握生命反應的酶等，就能很准確地對沙石築成的城堡--生命進行描述了。生命不是把各要素集合之後形成的構成物，而是各要素運動所產生的效果。
然而，如此簡單的生命轉換觀的發現，卻並不那麼久遠。9 這麼說也許會有點兒不公平吧。通過精密的實驗對這一現象進行證明的，是一位叫舍恩海默的科學家。那是20世紀30年代後半期的事情。可見，人類對這種觀點的認知，才不過70多年的時間。而且，他的理論也經不起徹底的推敲。但即便如此，我們也不應該忘掉他的名字和功績。給運動的粒子做上標記
我們來做一個假設，海浪在拍打沙灘的時候，其中有一次帶走的不是沙石，而是粉色珊瑚的微粒子，而大海精靈們則並未對沙石和這些粉色珊瑚的微粒子加以區別，所以就用珊瑚微粒子來對這座沙石城堡進行修補了。被海浪侵蝕過的牆面，被鑿出的洞，所有這些被破壞掉的地方，都用珊瑚微粒子代替沙石來修補了。那麼，結果會怎樣呢?
這個時候，這座城堡就像斑點狗一樣，全身布滿了斑斑點點的珊瑚微粒子。但是，我們所能觀察到的其實不是這個，而是這些斑點流動時的樣子和流動速度。
海浪搬運完珊瑚微粒子之後，又開始像平時一樣搬運普通沙石了。那些大海精靈們則繼續它們的工作，不停地往被海浪侵蝕過的牆面、被鑿出的洞裏填補沙石。那麼，那些珊瑚微粒子雖然曾經在一瞬間填補了牆面，但是不久後又被新搬運過來的沙石取代了。也就是說，珊瑚微粒子只是浮在牆的表面，並沒有作為城牆的一部分被固定下來。
當然了，這一事實並不僅僅限於珊瑚微粒子，於沙石而言也是適用的。那些被海浪搬運過來的沙石，在一瞬間成為了牆面的一部分，而到了下一個瞬間又離開了牆面，其原本所在的位置又被新搬運來的沙石占據了。那些珊瑚微粒子，就好比清澈的小溪中流動的墨汁，其動向與速度是可以為我們所見的。
舍恩海默把這些粉色的珊瑚微粒子和沙石稱為同位素。正好在他開始進行科學研究之前不久，人們知道了氫、氧等主要元素都是有同位素的，事實上這些都是可以人工製造的。
氮在元素週期表中排第7位。一個普通的氮原子，其原子核內有7個質子、7個中子，其原子量(質量數)就是質子與中子之和，也就是14個。但是，由於氮元素在自然界中的數量龐大，因此也會存在一些不同，比如說，有的原子核內部可能會有7個質子、8個中子，這樣一來，這個氮元素的質量數就變成15個了，這就是重氮。雖然作為一種氮元素，其化學性質沒有發生什麼變化，但是後者卻變重了。我們可以通過質量分析計將氮元素分為普通氮和重氮兩種。
在這裏，舍恩海默提出了一個具有劃時代意義的觀點，那就是，他用重氮來代替珊瑚微粒子，並在實驗過程中將其作為有標記的“可追蹤粒子”。一切構成蛋白質的氨基酸中都含有氮。通常情況下，這些氨基酸與體內的氨基酸是混合在一起的，因此我們無法對其動向進行觀測。如果將重氮作為氨基酸的氮原子插入進來，就可以對其加以識別了。就像我們可以觀察到有著特殊顏色的珊瑚微粒子的動向一樣，我們能將含有重氮的氨基酸與其他的氨基酸區別開來，能夠一直對它進行跟蹤。
跟蹤重氮的行蹤
接下來是該為一個重大發現做准備的時候了。
實驗室裏的老鼠本來是用普通食物喂養的，從現在起，在一定的時間內，我們在它的食物裏放進一種用重氮做過標記的氨基酸，這種氨基酸叫亮氨酸，然後用這種食物喂養它。這一過程如同海浪把珊瑚微粒子搬送到了城堡牆面上。特定時間過後，我們把這只小老鼠殺掉，觀察它所有器官和組織裏重氮的含量。另外，它的排泄物也要全部回收，計算一下被追蹤原子的收支情況。
在這裏，實驗用的老鼠是已經成年的老鼠。如果使用了處於成長期或很年輕的小老鼠的話，那麼，它所攝取的氨基酸就會有一部分被身體吸收，而對於一隻成年老鼠而已，就不存在這方面的擔憂。事實上，成熟老鼠的體重在實驗前後幾乎沒發生變化。它只是在吃必要的食物，然後將其轉化為維持生命所需的能源，接著將其消耗掉，那麼，它攝取的含重氮的氨基酸也應該很快就被消耗掉了。當初，不光舍恩海默是這樣猜測的，當時科學界的思維也都是這樣的，大家認為，那些含在氨基酸裏的重氮，應該出現在老鼠的尿液裏面才對。
然而，實驗結果卻與他的猜想大相徑庭。
老鼠連續食用了3天用重氮做過標記的氨基酸。在這期間，隨尿液排出來的占27.4%，連1/3都不到，而在大便中只有2.2%左右，所以，絕大部分氨基酸應該還存留在老鼠體內的某些部位。那麼，那些重氮究竟在什麼位置呢?答案是在蛋白質裏。這些重氮中有一半以上(56.5%)進入到了構成老鼠生命的蛋白質中，而且在觀察這些蛋白質之後發現，它們已經分散到了身體各個部位。其中，吸收量比較高的是腸壁、腎髒、脾髒、肝髒等內髒器官及血清(血液中的蛋白質)。當時科學家們普遍認為耗能比較多的肌肉蛋白質的吸收量反而要低很多。
可是在實驗期間，老鼠的體重並沒有發生什麼變化，這究竟意味著什麼呢?
蛋白質是由氨基酸像珍珠項鏈一樣連接在一起而形成的高分子化合物，起著一種酶與荷爾蒙的作用，或者說，它是支撐細胞及其運動的最重要的物質。另外，為了合成蛋白質，必須使一個個的氨基酸連接在一起才行。從外界進入到老鼠體內的那些含有重氮的氨基酸進入到了蛋白質中，這就意味著，含有重氮的氨基酸已經成為原來就存在於老鼠體內的蛋白質的一部分了--這好像把一條項鏈從某處斷開，然後往裏面加進去了一粒新的珍珠。事實並非如此。在老鼠攝入含重氮的氨基酸的瞬間，含這種氨基酸的蛋白質就出現在了老鼠體內各組織裏，即若幹的氨基酸在非常短的時間裏，混合到了一起，形成了一種新的蛋白質。
另外，還有一點很重要--老鼠的體重沒有增加。這意味著有與新形成的蛋白質數量相同的蛋白質在很短的時間內分解成了氨基酸，並通過代謝排出到了體外。也就是說，老鼠身體裏的一部分蛋白質在短短三天的時間裏，就被食物中大約一半的氨基酸所代替了。而如果過了這三天之後，給它的食物又是原來的由普通氨基酸所構成的食物的話，那麼那些曾經一度在它身體裏生活過的含重氮的氨基酸就會被9 排出到體外。毫無疑問，沙石建成的城堡的形狀沒有發生改變，浮在牆面上的珊瑚微粒子卻被海浪隨後搬運過來的沙石取代了。
動態的“ 趨勢 ”
接下來，舍恩海默又做了一次實驗，以確定投入的含重氮的氨基酸是不是被老鼠體內蛋白質中的同一種氨基酸取代了，即來確認一下是不是亮氨酸取代了亮氨酸。
將老鼠體內的蛋白質進行回收，加水分解，裏面的氨基酸就一一分散開來。根據20種氨基酸性質上的差別將其區別開來，然後，用質量分析計來測一下，看是不是各氨基酸裏都含有重氮。結果，實驗發現老鼠的亮氨酸裏面確實含有重氮。但是，含重氮的不僅僅是亮氨酸，其他的氨基酸，如氨基乙酸、酪胺酸、穀氨醯胺等中也含有重氮。
被攝入到老鼠體內的氨基酸(此處指亮氨酸)被進一步進行細化，重新分配，重構各種氨基酸，於是一個個氨基酸就構成了。那麼，被不停分解著的與其說是氨基酸，倒不如說是它下一級別的分子。這簡直太讓人吃驚了!
外界進入到老鼠體內的含重氮的氨基酸在被分解後進行重構，並遍佈於老鼠身體各處。但是，用“遍佈”這個詞語其實是不准確的。為什麼呢?
這涉及一個“趨勢”問題。
我們能切身感受到我們身體的表層，即皮膚、手指或頭發等不停地進行著更新，但是，進行更新的絕不僅僅只是表層。我們身體的各部位，不僅包括內髒與組織，甚至連看上去感覺很穩定的結構，如骨頭、牙齒等，其內部也都在不停地重複著分解與合成的工作。
被替換掉的不僅有蛋白質，連我們的脂肪都存在動態的“趨勢”。脂肪裏面是不含氮的，於是，舍恩海默用氧的同位素重氧來對脂肪的動向進行觀察。他在論文中這樣寫道：“我們猜想，(在需要能量的情況下)被攝取的脂肪都被燃燒掉了，只有極少的一部分留在體內。但是，非常令人吃驚的是，即使動物的體重減少了，其消化、吸收的脂肪中的絕大部分仍存留在體內。”
在這之前，我們都一直以為脂肪組織是個貯存多餘能量的倉庫。當能量過多時，就暫時貯存在它裏面，不足的時候再搬運出去。而舍恩海默用同位素進行實驗的結果則與這個猜想完全不同。在倉庫的外面，在需要實現需求和供給之間的平衡的情況下，也會把貯存的能量搬運出去，同時又把新的能量搬運進來。脂肪組織裏能量的轉換速度是非常驚人的，看上去就像旋風一樣，所有原子都在生命體中流動著。
我們一般在見到友人的時候都會說“你一點兒都沒變啊”之類的話，而如果我們和對方已經半年或一年沒見了，他看起來像另一個人了，我們就會覺得他“變”了。從分子層面上來講，經過一段時間後，之前在我們體內的一部分原子或者分子現在已經不存在於我們的體內了。說起身體，我們自身的感覺認為這是一種與外界隔絕的單獨的存在。如果從分子的角度來看，就不是這麼回事了，我們的生命體就是一些高密度的分子的“積澱”，而且這些分子是以很快的速度進行更9 新的，這種更新就是“活著”。如果不能經常吸收來自外界的分子，那麼，一部分分子排到體外後，這種狀態就無法達到平衡了。
假設當我們開始不吃飯後，沒有來自外界的東西了，而我們的身體卻還在不停地往外排物質，即使我們的身體想阻止這種收支不平衡給我們帶來的損失，也無法阻止身體往外排物質的規律。於是，我們的體內就逐漸地失去了蛋白質，人就感到饑餓，嚴重時可能會威脅到我們的生命。人體感到饑餓，多半是因為能量不足導致了蛋白質的缺失。能量雖然可以貯存在體內，在一定程度上緩解饑餓程度，但是，蛋白質卻是無法貯存的。
舍恩海默把他的實驗結果寫成論文《身體構成部分的動的狀態》。其中有這樣一段話：只要一種生命還活著，那麼，無論是生物體高分子，還是低分子代謝物質，都會不停地變化，這與營養學上的要求是沒有關系的。所謂的生命，就是代謝的持續性變化，這才是生命的真正狀態。
這就是一個新生命誕生的瞬間。
生命保持著動態平衡
生命是什麼?所謂的生命，就是能夠進行自我複制的系統。自從DNA這種能夠進行自我複制的分子被發現之後，我們就對生命作了上述定義。
螺旋狀的兩條DNA鏈通過互相複制，創造出另外一個自我。這樣，資訊就可以非常穩定的形式保存在DNA分子內部了，同時，這也保證了生命的永久持續性。當我們在海邊的沙灘上散步時，能感覺到我們所撿起的小貝殼是有生命的，這是因為，小貝殼與跟它同時同地散落的小沙石是兩種完全不同的存在。在這裏，我們能感覺到生命的自我複制。而事實不僅僅如此。
雖然我們用“能夠進行自我複制”來對生命進行定義這點是毫無疑問的，但是還有別的一種東西在支撐著我們的生命觀。我們從那些9 五彩繽紛的貝殼上能夠看到一種有秩序的美，而這種秩序，就跟那種不間斷地運動著的分子一樣，是我們無法用言語來進行描述的。舍恩海默於1941年自殺。這時，DNA的雙螺旋結構還沒有被分析出來。但那時他應該已經感覺到，構成生命的分子是無法避免運動的趨勢的。
現在，人們已經明白，即使是我們人類腦細胞DNA，也不是永存的。除了個別例外情況，既不能進行分裂，也無法進行繁殖。也就是說，在腦細胞裏，DNA是沒有機會進行自我複制的。
那麼，從出生到死亡，人的腦細胞DNA是一成不變，都是由同一原子構成的嗎?答案是否定的。人的腦細胞就好比是海邊上被海浪拍打著的沙石城堡，一直都在進行著原子、分子的交換。從出生到死亡，構成腦細胞DNA的原子一直都在用很高的頻率進行部分分解和修複，這座“城堡”一直都處於分子不停地進進出出的狀態。
DNA的發現者艾弗裏，以及解析其結構的沃森、克裏克、弗蘭克琳等，所有這些人誰都沒有注意到DNA這一運動著的狀態。即使是一直在琢磨原子是通過雜亂運動來維持秩序的薛定諤，也沒能想到這一點。只有一個人發現了這個秘密，他就是舍恩海默。
為了維持一種秩序，就不得不持續地對其原有的狀態進行破壞。這是為什麼呢?薛定諤給出了一個預言。1944年，也就是舍恩海默去世後的第三年，薛定諤出版了《生命是什麼》。他在書裏提到，生命的特質就在於對抗熵增大法則，維持一種秩序。但是在這裏，他未能對實現這一特殊機制的生命所特有的結構作進一步的說明。
熵增大法則與構成生命體的成分是相關的。高分子經過氧化後進行分散，原本的集合體離散開來，原有的秩序也被打破，蛋白質也因為受到破壞而發生了改變。但是，如果構成成分能在被破壞之前進行分解，實現其重新構造，那麼最終產生的結構就是獨立於熵增大法則之外的一種構造。可見，對抗熵增大法則唯一的方法並不是對系統的耐久性和結構進行強化，而是結構自身的運動，這種趨勢才具有對抗生命體內部必然存在的熵的機能。
我在這裏把 “生命是運動著的狀態”這一概念加以延伸，導入“動態平衡”這個概念。與這個日語詞彙相對應的英語名詞是Dynamincequilibrium(力本說)。海邊的城堡其實是不存在的，它只是作為趨勢所產生的一種效果而出現在那裏的一種運動著的什麼狀態。在這裏，“什麼”是指平衡。
生命的定義是“能夠進行自我複制”，舍恩海默通過研究又對其進行了重新定義。
那麼接下來，新的問題又出現了。這種不停被破壞的秩序又是怎樣維持著它的秩序的呢?即這種秩序要在運動的過程中保持著一種平衡。那麼這個問題實際上是針對“平衡”而言的。