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可爱的中国奋进的上海 “三叶草”的诗篇:人工合成核糖核酸背后

发布日期:2019-09-25 10:56   来源:未知   阅读:

  www.111409.com简答 vb 如何使用帮助功能?管家婆彩图自动更新三是严肃惩处违规行喜迎新中国成立70周年之际,“上海科技”联合“世界科学”“三思派”等微信公号推出系列纪念文章,回忆70年岁月里的动人故事,感受科学家群体对祖国对科学的热爱、对造福民生的初心和探求未知的使命担当。

  本篇围绕“人工合成酵母丙氨酸转移核糖核酸”展开,生动记述了那个年代上海科学家勇攀科学高峰的顽强精神和聪明才智。

  参加中国科学院在北京科学会堂召开人工合成酵母tRNAAla 学术报告会的人员合影

  1981年12月20日下午6点,座落在上海岳阳路的科学院几幢研究所大楼,已隐入暮霭之中;四周静悄悄的,只有中科院上海细胞生物学研究所 (简称“细胞所”) 行政楼后面的一排小屋里,灯火通明,笼罩着一种近乎神秘的紧张气氛,十几位身着白大褂的科研人员,注视着一台液体闪烁谱仪的同位素计数显示:

  此刻,恐怕世界上再也没有比这一连串有规则的数字更珍贵的了,他们熬红的眼睛里,闪烁着兴奋的目光。这一串数字,在现代科学史上留下可资纪念的历史镜头——我国在世界上首次人工合成的酵母丙氨酸转移核糖核酸,测得了全部生物活力。

  核酸是生命的奥秘所在。生命体遗传信息的储存、复制和表达,都由核酸控制。婀娜多姿的核酸长链,宛如缭绕在巍峨的科学峰峦上的玉带,召唤着有志者去攀登、去摘取。十余年来,至少有十名诺贝尔奖获得者,同研究核酸有关。我国科学工作者经历了13年的曲折路程,终于得到了璀璨的玉带,在核糖核酸的人工合成上,取得了国际领先地位。啊,记载着遗传信息密码的核酸,如今是否还记下了这样的珍贵信息——中国科学工作者的顽强精神和聪明才智。

  20世纪60年代,年轻的中国生化科学事业异峰突起,在世界上首先人工合成了具有全部生物活力的蛋白质——结晶牛胰岛素。正当祝贺信、赞扬声涌来时,在中科院上海生物化学研究所(简称“生化所”)的一间会议室里,一场讨论在热烈地进行:

  “蛋白质和核酸都是组成生命的重要基础物质,人工合成核酸,应该是我们的下一个目标。”

  “牛胰岛素是第一种被搞清结构的蛋白质,我们花了六年多时间合成了;现在,第一种被搞清结构的核酸是酵母丙氨酸转移核糖核酸,我们能否再花几年,也人工合成它?”

  核酸的结构要比蛋白质复杂,牛胰岛素的分子量是5700,由两条各含21和30个氨基酸的肽链组成,而76个核苷酸组成的丙氨酸转移核糖核酸,分子量约26000。而且在核酸中,核糖核酸的合成又比脱氧核糖核酸困难。一些国家的实验室在进行了一段时间的探索以后,已退出了这一角逐;至此,只有少数国家仍准备在这条崎岖的道路上挺进!

  在周总理和副总理的直接支持下,1966年春,上海、北京等地的科研人员组织了大协作。酵母丙氨酸转移核糖核酸的三叶草形结构,在各研究所的实验室、研究人员的心坎里,显示着诱人的魅力。但是,正在中国大地上掀起的政治风暴,使刚播种的“三叶草”面临着严冬的威胁。

  基础理论研究一项项被砍掉了,老科学家一个个被关进了“牛棚”,纯洁的科学殿堂弥漫着现代迷信的烟雾。“三叶草”研究虽侥幸以存,却只能在夹缝里求生,顽强地伸出幼嫩的茎芽,向着世界汲取阳光、空气和养料。

  有机化学家汪猷在地下室的黑牢里被关了一年半,放出来后立即去向他的学生、助手们了解研究的进展,晚上则在家里从事“地下工作”——翻译国外资料。他翻译的一本美国化学家关于核酸小片段合成的书,被室里的同志争相传抄,几乎人手一册,誉为“天书”。

  生物化学家王应睐、王德宝被规定不得直接接触“三叶草”,只许在实验室里处理试剂。但他们把这些繁复的工作看成是替“三叶草”施肥灌溉,以老科学家特有的认真、细致态度,在平凡的提纯工作中,把自己的纯洁之心,溶入了晶莹的有机试剂之中。

  有人把核酸的合成,比喻为建造一座宏伟的金字塔。科研人员需要从单体的提纯、制备开始,经过无数次的反应,逐一地延长合成的片段。最后的合成产物在数量上只是单体原料的百亿分之一。这株研艳的“三叶草”,就傲放在底基如此庞大的金字塔顶端。

  许多科研人员,长年累月地在实验里进行反应、提纯、分离等重复操作。这些工作出不了论文,算不上尖端,却需要可贵的耐心、毅力和无私精神。

  在这项重大课题中,他的任务是提供单体和小片段,是众多的基础工作之一。无论单体提纯和小片段合成,都需要大量化学溶剂、试剂,其中不少是有毒的,如吡啶、氯仿等,尤其是吡啶,室内只要有一点点,就臭味弥漫。

  王应魁长时间接触试剂,身体健康受到影响。每一次小片段合成,需要连续工作几十个小时,甚至一个星期。为了保证质量,他吃饭、睡觉都不离实验室。

  他对记者说:要改变我国科学事业的落后面貌,就得从基础做起。“九层之台,起于垒土”,我乐于做高台伟楼下的一撮基土。

  这位五十年代汪猷亲自带出来的研究生,不仅业务娴熟,技术精湛,富于创造力,而且作风踏实。

  有机所也担负着砌底基的任务,科研人员成年累月地与化学试剂打交道,守在一根根的层析柱旁,设法提供合格的单体和小片段。

  晚上7点左右,他离家来所,打开一扇扇实验室房门,认真察看正在分离产物的一根根层析柱;

  这样的“老黄牛”精神,处处可见。核糖核酸的“金字塔”,就是由这许许多多的无名英雄,似燕子衔泥,如蜜蜂酿蜜,点点滴滴地筑成的。

  他们之中,有的放下了个人可出论文的课题,有的放弃了出国进修的机会,在13年的时间中,把自己最宝贵的一段科学生命,化成了“金字塔”的一砖一木,化成了整部“三叶草”交响曲中的一个音符!

  确实,从事这样重大的尖端项目,是十分光荣,甚至带有诗意的。但这种诗意般的研究,却离不开在化学试剂的毒雾和同位素辐照下的危险,离不开许多繁复的平凡劳动。

  譬如,有一种稀有核苷酸,只有在健康人的尿中微量地含有,每100立升尿中含有2克左右。科研人员经常拉着车子,去收集尿液,然后在试剂厂同工人同志一起,加料、搅拌、蒸馏……当他们从大桶大桶的人尿中,提取到几克稀有核苷酸时,其喜悦之情,可能不亚于当年居里夫人从成吨的沥青中提炼出一克镭!

  坚韧不拔的科学精神,更强烈地体现在这项工作的“前线总指挥”——生化所核酸研究室主任王德宝同志身上。

  1969年,这位我国核酸研究领域的开创者,从“牛棚”里放出来了。尽管还戴着“特嫌”的“帽子”,但他仍毫无保留地用自己的知识帮助大家。

  当时,目标是合成三核苷酸,但产物出来后,大家不知道如何鉴别,究竟是二还是三?王德宝根据自己所积累的经验,提出用光谱分析,并设法去图书馆查阅资料。

  先前灯火通明的科学院上海分院图书馆,空荡荡、冷清清,王德宝叹息着弹去一本本外文书上的灰尘,埋头阅读起来。

  为了探求“科学救国”,1947年他赴美学习化学专业,并在诺贝尔奖获得者考瑞教授的实验室进修。

  新中国诞生后,他得悉祖国需要发展科学,克服种种阻挠,毅然回国,创建了我国第一个核酸研究室。今天我国能开展核酸人工合成这样的重大课题研究,有赖于他带领科研人员做大量的研究工作。

  当这位中国第一流的科学家挥起铁锹挖泥时,他想到了20年前的一幕类似情景:

  回国途中受阻的王德宝,只身在檀香山一个伐木场搬木头,以积蓄路费再度伺机回国。从搬木头到挖防空洞,岁月的磨难更坚定了他的信念:“逆境是达到胜利的一条通路。”

  王德宝终于又回实验室来了。“多探索、多试验、多总结,科学研究切忌浮夸、轻率、说空话。”王德宝常常这样告诫年轻的科研人员,并处处身体力行。

  在合成工作的每一步上,都会有学术、方案、技术方法上的不同意见,有时大家还会争得面红耳赤,最后只好希望王德宝“裁决”,但他从不以专家的权威来强求一致,而是让不同的方案都设法做些试验,进行“多路探索”,在实践的基础上,再寻求一种合理的最佳方案。

  当胜利正在逼近时,1979年6月,日本大阪大学的大冢荣子来华访问,介绍她所在的池田森源实验室,将在两个月内完成甲酰甲硫氨酸转移核糖核酸的人工合成工作。此时,我们尚在向半分子进军途中,不少人沉不住气了,流露出焦急、懊丧的情绪。

  日本虽然进度比我们快,但他们的合成物中没有稀有核苷酸,而是用普通核苷酸代替,不如我们的更接近于天然核酸;

  “要争,就要争第一!”王德宝建议加强大片段、连接酶和测活的力量,以更严格的标准,香港马会开奖号码,抓好每一个环节。

  在一次重要实验的前夕,他给大家讲起了“关云长大意失荆州”的故事,再三强调,越进入最后阶段,越要慎之又慎,一切从零开始,切莫疏忽大意,功亏一篑。

  他和大家一起,对各种片段、试剂和工具酶,都反复检查、测试,决不让一个“疵点”放过。严格的态度,保证了合成的顺利进行。不久,四十一核苷酸的半分子合成了。

  然而,王德宝却累得病倒了。他住院开了刀。可是,手术刚过,他就把研究人员召到病房,听取实验的进展汇报,提出下一步的方案设想。出院后,所里安排他去疗养,并提出青岛、庐山等风景胜地供他选择,他却只选中另一处——生化大楼的八楼实验室。

  1981年11月的一个星期日,总装组的同志照例继续来到实验室。可是,王德宝却叫大家回家看电视,说今天不加班。这几天正处于总装紧张阶段,时间分秒必争,老王何来如此闲情逸致?

  大家正在纳闷,还是一位关心体育的同志先省悟过来:原来,今天电视转播世界女子排球赛的关键一战——中国队对美国队。老王是希望大家学习女排的拼搏精神,进行最后的冲刺!

  最后冲刺终于来到了,一切都已准备就绪。进行总装的两个实验室弥漫着紧张的气氛,离心机“嗡嗡”地响着,层析柱将同样透明的溶液一滴、一滴地分离在一个个试管里,架上晾起了一张张放射自显影的X片……

  与此同时,测活组已调试好仪器,他们建立的测活系统,不仅能测定核糖核酸接受氨基酸的活力,而且能测定是否具有将携带的氨基酸掺入蛋白质的活力。现在,他们正等待着。

  来了!王德宝和总装组的同志都从八楼下来了。他们捧着那凝结着多少人13年心血结晶的试管,向测试组走来。他们是那样庄重、严肃,似乎是捧着一张试卷的学生,去接受老师的批阅;更象是举着一面五星红旗的登山运动员,要把鲜艳的国旗插上地球的巅峰……

  人工合成酵母丙氨酸转移核糖核酸是中国科学史上的一件大事。它在“文革” 之初启动, 前后动员了10余个单位的约200位科技工作者参与, 历时近14年才告完成。完成之后, 这项工作得到了广泛的宣传, 并与人工合成胰岛素一道, 被作为中国生物大分子研究的双璧而载入中学教科书。