分子生物学的启示
《创世纪的第八天》，一部厚重的分子生物学成长史，不仅让读者充分领略了其间发生的重大事件，更有意思的是，它还让我们重新思考科学中的诸多问题。
科学中理论与事实的关系
一种传统看法认为，事实尤其是实验事实，不仅是理论的铺垫，更是理论得以建立的前提和先导。但追踪本书所描写的分子生物学成长史，触目所及的却是，由高超、严谨的想象力编织的理论不仅引出事实、规范事实，而且仅在一个有意义的理论体系中，事实才得以暴露真相。否则，事实甚至会适得其反，起到误导作用。鲍林建立蛋白质的α螺旋结构及沃森、克里克建立DNA双螺旋模型，就是这样的例子。
先说鲍林。作为一位在美国文化土壤中成长的科学家，鲍林少有理论和哲学方面的追问，他只是被化学现象所吸引。当时正值量子力学蓬勃发展的年代。鲍林从中领悟到一个重要概念：共振，并用它来解释化学现象。这是他在结构化学中迈出的重要一步。与此同时，英国剑桥卡文迪什实验室的布拉格父子发展了一门X射线晶体学，即把X射线衍射作为测定晶体中原子重复结构的方法。鲍林在此领域不是先行者，但他却依据立体化学的原理总结出一套通行法则，如原子的大小和电荷精确地决定了它们在分子中的排列。在此基础上，鲍林还对化学键的本质有过精辟阐述。
有了这些知识作为背景，鲍林进入蛋白质结构的研究领域。在此还有一位先驱性人物值得一提，那就是英国科学家阿斯特伯里（W.T.Astbury）。他对角蛋白(形成毛发、指甲的主要成分)极感兴趣，用X射线对此作了大量研究。他的结论有：这类蛋白有α、β两种形状；在α角蛋白中，肽链呈螺旋状，其衍射图中一个大的斑点表明，分子结构每隔5.1埃（1埃为0.1纳米）的距离就自我重复。但鲍林却看出这5.1埃的数据是错误的。一方面，这与鲍林自己的测量不符；但更重要的是，鲍林的结构化学知识告诉他，这一数据不可能成立。但正确值不得而知，鲍林不得不暂时放下这一题目。
转眼到1948年，因感冒躺在床上休息的鲍林想起了α角蛋白，为何不试着啃啃这块骨头呢？为使问题简化，他先是将多肽链的结构画在纸上，进行琢磨，但平面图形毕竟不够直观，于是他做成了立体模型，像是三维拼板游戏，这就是模型方法的首创。建立这种立体模型首先必须符合结构化学的已知条件。正是从模型得以推知，螺旋旋转一圈的高度应该是5.4埃，而不是5.1埃。意味深长的是，剑桥的晶体学家佩鲁茨等人也被5.4埃所迷惑。鲍林凭着他不凡的理论直觉胜出了!他得到了正确的α螺旋结构模型，此模型又被进一步的实验数据所确证，这一验证工作恰是由佩鲁茨所做。真不知佩鲁茨该为此感到懊丧还是庆幸。
鲍林的模型方法让克里克领悟到，用棒和球组成的分子模型能够对一个理论进行检验，看是否所有的物理限制都能同时成立。克里克是以物理学家的身份闯入生物学领域的，鲍林的研究方法自然更能唤起他的认同感。此时的克里克还在卡文迪什实验室读博士，导师就是佩鲁茨。用佩鲁茨的话来说，克里克加入实验室所做的第一件事就是，“阅读了我们所做工作的全部资料，然后开始挑毛病”。克里克的挑剔是对的，他比佩鲁茨等人的高明之处在于，他希望忽略大分子晶体的复杂细节，不拘泥于寻找蛋白质的组装方式，而是直接抓住问题的关键所在。关键体现在两个环节：首先，基因自身的复制是很重要的；其次，基因(当时还不确知是DNA)与蛋白质中的氨基酸序列之间有一种线性对应关系。天哪，早在分子生物学诞生之前，克里克就敏锐地捕捉到了基因的两个关键性质，用今天的话来说，就是DNA的自催化和异催化功能。但在卡文迪什实验室，克里克孤掌难鸣。这时天上掉下了沃森，一个来自于美国的年轻遗传学家，其导师是卢里亚。
那是1951年10月，两人首次碰面。这一碰撞擦出了分子生物学的火花。两人都无比看好基因，且看好DNA，但双方在知识背景上恰好互为补充。沃森知道噬菌体遗传学，这些克里克仅在书本上读到过；克里克精通X射线知识，沃森对此则存在知识盲点。于是，他们的合作成了天造地设的一对。两人之间不存在现今所强调的梯队关系，而是一种完全平等的交流，以及在这种高能状态下两个头脑之间迸发出的“共振”。
用模型方法研究DNA，就好比是一场游戏，规则是如何使用最少的数据使结构正确。为何只能用最少的数据？因为数据有时反会误导研究者，α角蛋白中5.1埃的衍射点就是一个错误路牌。克里克对此的点评值得回味：“人们没有认识到的是，科学中的数据不仅会出错而还会起误导作用。在发现过程中，没有一个是铁的事实，只是在发现完成之后，事实才变成了铁的事实。”换言之，事实仅当嵌入合适的理论模型时，才体现其自身价值。
沃森和克里克的成功引来了喝采，也惹起了非议。起因在于，他俩没有亲自用X射线对DNA样品拍照，这些一手资料大多来自伦敦国王学院的另两位科学家富兰克林和威尔金斯；他们也没有对DNA作过具体的化学实验，这方面的精湛工作来自美国化学家查伽夫（E.Chargaff）。DNA碱基组成中，腺嘌呤与胸腺嘧啶的量等同、鸟嘌呤与胞嘧啶的量等同这一关系，正是出自查盖夫的工作。而在这位生化高手面前，克里克竟然连4个碱基的化学区别也答不上来，这难免使人对他们的实力产生怀疑。查伽夫对此的反应尤为强烈，他说：“两个矮人居然能投下如此长的阴影，只能表明天色已多么晚了。”此语颇有感伤激愤之情，但客观地分析，沃森和克里克的过人之处就在于，他们在DNA问题上表现出的高超敏锐的想象能力及编织驾驭理论的能力，在当时无人能及。佩鲁茨对此倒是有中肯评价，他说，那些看轻这一工作的人，就是混淆了艰苦的思维与艰苦的工作之间的不同。做实验是艰苦的，但想到一个点子，又何尝不是一种艰苦的思维？事实上它更难达到。还有就是抓住关键问题紧追不舍的勇气。把一个活生生的生物大分子DNA作为一个物理对象来研究，它的功能还能得到体现吗？对此的疑惑甚至让德尔布吕克这样的大腕级人物都心生不安，但沃森和克里克坚信，死的结构中一定蕴藏着活的功能的奥秘。谜底果然使他们如愿以偿，因为双螺旋中互补碱基的配对无法不让人联想到复制的存在!
科学中的想象能力
自DNA双螺旋模型诞生以后，分子生物学的骄人业绩就是遗传密码的破译和蛋白质合成机制的发现。正是理论物理学家查伽夫最先设想密码与氨基酸的具体对应关系，克里克立刻被吸引了，他看出这绝对是一个好思路，亦即用一种抽象的形式来思考编码问题，后来三联体密码的提出正是循着这样的思路。这应了爱因斯坦说过的话，在科研中，提出问题比解决问题更重要，因为后者只是一个数学计算或是实验技巧，而前者却需要大胆的想象力，因而标志着科学的真正进步。
当时已知蛋白质是一种高度复杂的三维结构，其生物活性正与这种立体结构有关。那么，决定这种三维结构的信息是来自其本身的氨基酸顺序还是外部模板？若是后者，情况就会复杂得多。因为这就意味着，由模板提供的信息不仅要决定一维顺序，还要决定三维立体构造。在这一点上，牛津大学的欣谢尔伍德（C.Hinshelwood）的直觉惊人地准确。他指出，蛋白质的功能专一性，包括其三维折叠方式，都由氨基酸序列所决定。这一逻辑还原使蛋白质合成中的编码问题大大简化了。追求理论的简单性，一般被认为是物理学家的思维特点，而生命现象的复杂性则使得研究者不敢轻易从简单性原则出发来思考问题，但在分子生物学的层次上，我们恰恰看到，简单性原则依然散发出魅力。
当时已知RNA与蛋白质合成有关，但RNA的种类与不同功能是不清楚的。正是曼彻斯特大学的当斯（A.Dounce）最先猜测模板(即mRNA)的存在。他自述这一猜测源于博士论文答辩。他被问，蛋白质应该如何合成？回答是与酶有关；那么，酶又是什么？他答，酶是蛋白质。提问再进行下去似乎陷入了一个循环。正是这一循环迫使当斯要寻找一个至少是从逻辑学角度能够突破此循环的答案，这就导出一个大胆设想：RNA应当是蛋白质合成的模板，而RNA又来自DNA模板。
对于蛋白质合成，克里克提出两大设想：其一，若碱基顺序决定蛋白质中氨基酸顺序，则需反证，如果一个基因发生变化，蛋白质中的氨基酸序列也会发生相应变化；其二，必定存在一种未被发现的小分子，它有两个特殊的末端，一端识别碱基，一端识别相应的氨基酸，从而使碱基顺序被翻译为氨基酸序列，其实这就是tRNA的存在。
上述设想后来均被实验事实所验证。tRNA和mRNA都找到了，那真是激动人心的一刻。基因与氨基酸的对应关系则是在镰状细胞贫血中得到验证的。当时已知这是一种基因突变导致的疾病，后来的生化测序果然表明，镰状细胞中的血红蛋白分子与正常分子相比，发生了氨基酸置换。
分子生物学的重大事件是遗传密码的破译、蛋白质合成机制的揭秘、操纵子模型的提出等，本书对这些事件都有生动记述，尤其是对事件主角的刻画更是栩栩如生，比如他们的成长背景、出场时刻、性格特征、工作方式，后期归宿等，各种有趣的情节随手拈来。这些重大事件的背后体现的是什么？那就是分子生物学的灵魂，它表现为在不打开黑箱的情况下去设想、并安排实验去验证其中发生的过程。这就需要出色的想象力和敏锐的洞察力。伽莫夫、克里克等人在这方面都表现非凡，尽管克里克的实验能力实在难以恭维。
然而，分子生物学的后期却被生物化学所吞并。在分子生物学的元老们看来，通过直接测定DNA序列而非巧妙安排遗传学实验的方法去接近遗传奥秘，只能表明想象力的枯萎。
分子生物学的黄金时代也许已成过去。
