【DNA65週年】後來他們怎麼了——克里克

圖片來源:維基百科

撰文|葉綠舒

一九五三年四月,華生(James D. Watson,1928-)與克里克憑著「看」來的研究資料,破解了去氧核糖核酸(DNA)的結構:雙股反平行、磷酸根在外、含氮鹼基在內的螺旋狀結構。這個發現,讓他們在九年後得到諾貝爾獎;得獎後的他們,是否從此就一帆風順平步青雲了?

一九五五年初,「RNA領帶俱樂部」的成員們收到了來自成員之一的克里克(Francis H. C. Crick,1916-2004)一封十七頁的新稿《論簡併模版與轉接子假說:給RNA領帶俱樂部的短簡》(On degenerate templates and the adaptor hypothesis: a note for the RNA Tie Club)。在這篇稿件中,克里克提出他認為作為遺傳物質,DNA究竟是如何可以對應到最後的基因產物—蛋白質的看法。他認為,參與形成基因產物的胺基酸們應該是與一個類似RNA的小分子(稱為轉接子)以化學鍵連接,再以氫鍵的形式接在模版上。

這個說法提出後,來自俄羅斯的理論物理學家伽莫夫(George Gamow)雖覺得沒有理由接受這個推論,但也不能在尚未驗證前就否定它;而華生與奧格爾(Leslie Orgel)則完全不喜歡這個想法。除了因為這想法與他們兩人在當時提出的假說完全不同、以及華生認為如此一來就需要有二十個轉接子,而生命初始時不可能如此複雜之外,這個假說似乎排除了RNA在蛋白質合成上的角色,而當時的華生正努力要找出RNA的立體結構—他認為RNA與DNA一樣,具有一定的立體構造。

雖然當時學界對他倆解出DNA構造這件事的反應平平(有些學者甚至相當不以為然),但克里克並不打算讓自己停留在此。即使華生與伽莫夫並不支持他的「轉接子假說」,但透過與新研究伙伴布瑞納(Sydney Brenner,1927-)的討論與詰辯,克里克對於「轉接子」的存在並不懷疑。

「轉接子」(其實就是轉移RNA,transfer RNA)終於在1956年同時被三個不同的實驗室發現。對這些發現者來說,克里克的預測無疑是打了他們一記悶棍:「探險家在叢林裡揮汗披荊斬棘…最後美麗的廟宇終於映入眼簾,抬眼一望,竟然看到克里克乘著理論的輕巧薄翼,開心的向我們指指點點!」發現轉移RNA的科學家之一的霍格蘭(Mahlon Hoagland,1921-2009)曾經在華生告訴他時這樣洩氣地說。其實他也不需如此在意,畢竟沒有實驗的發現,克里克的「轉接子假說」也只能永遠停留在假說而已。

當然克里克自己也很清楚,理論當然還是需要有實驗證據的支持;也因此,當他與奧格爾及葛力菲斯(J. S. Griffith)於1956年初推算出基因密碼時,他並不認為那是對的。雖然這篇理論於1957年發表於《美國國家科學院院刊》,但克里克還是一點都不認為「無逗點密碼」是對的。

為什麼克里克不認為「無逗點密碼」是對的?他認為這樣讀密碼太容易出錯,卻沒想到大自然真的就是這樣設計。而過去經常乘著理論的翅膀指點別人的他,在1961年以噬菌體為實驗材料,與布瑞納、芭內特(Leslie Barnett,1920-2002)兩人一同工作,利用造成基因突變的化學物質,巧妙地證明遺傳密碼的確是三聯體的無逗點密碼。

幾乎在相同的時間點,任職於國家衛生研究院的奈倫伯格(Marshell Nirenberg,1927-2010)與馬泰依(J. Heinrich Matthaei,1929-),以人工合成聚核糖核酸的方式,解出了第一個遺傳密碼:UUU。原本克里克與布瑞納認為這樣的方式很不切實際,但在1960年4月15日,當他們倆意識到賈寇布(François Jacob,1920-2013)的實驗證明了克里克在1958年於「實驗生物學會」發表的《論蛋白質合成》(On Protein Synthesis)中提出:「微粒體」(核糖體)是蛋白質合成時的模版的理論是錯誤的、模版其實另有其人(信息RNA,messenger RNA)之後,奈倫伯格的實驗便成為破解遺傳密碼最簡單的方法。

醉心於密碼的克里克,即使隔年(1962)獲頒諾貝爾獎的頒獎典禮隔天的演說內容仍然是圍繞著遺傳密碼。隨著大獎而來的是許多不同性質的邀約,但如同他拒絕了英國頒發的爵士爵位,他也推掉了絕大部分的邀約與榮譽,甚至還印製了一張卡片,上面寫著:「克里克博士感謝您的來信,但很抱歉無法接受您以下的盛情邀請:寄送簽名照、閲讀論文手稿、提供照片、發表演説、治療你的疾病、參加研討會、接受訪問、擔任主席、上廣播節目談話、成為編輯、上電視、寫文章、晚宴後發表演講、寫書、提供證詞、接受榮譽學位、協助完成研究計畫」[1]

克里克於1976年9月移民美國,在加州的沙克研究所(The Salk Institute)落腳。在這之後,克里克將自己的注意力由遺傳密碼轉到對大腦意識的研究上。若只看他三十歲之前,難免會讓人覺得克里克不過只是運氣好「剛好」看到「五十一號照片」罷了;但綜觀他的一生,筆者認為他是個對許多事物都有興趣的人,也因此造成早年的發展較慢。他之所以能在具體的實驗證據出現之前便預測轉移RNA的存在,應該是因為他有大量閱讀的習慣:有一次他的同行曾問他,為什麼要花那麼多時間讀一些顯然沒用的論文?他的回答是「可能會找到一些線索啊。」作這樣的事就如在沙裡淘金。許多人往往以為淘金客是投機者,但實際理解淘金的過程就知道,若不能具備反覆舀起一缽缽沙土攪拌、搖晃、等待沈澱的耐心,砂礫中那閃耀的黃金是永遠不會出現的!或許更應該說,克里克是一位科學界的淘金客吧!

[1] https://openi.nlm.nih.gov/imgs/512/179/546341/PMC546341_medhis4802-245-03.png

 

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作者:葉綠舒 慈濟大學生命科學系助理教授,科教中心特約寫手,從事科普文章寫作。

 

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