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问题在于说明如何将磷酸安置在中央，而一般认为正常的pH带有负电荷。这些位于核心的负电荷相互排斥，结构就会爆裂。他们设想的三螺旋尽管看上去非常精美，而且又与有关数据那么吻合，克里克和沃森想到，在核心部分一定有一个地方存在正离子来抵消这些负电荷。他们找来了一本《化学键的本质》，查看有没有无机离子满足他们的需要。他们发现锰和钙都满足要求。没有证据表明存在着这两种元素的正离子，然而也没有证据表明它们不存在。他们毕竟是仿照鲍林认真思考的，鲍林在这种情况下肯定也会这样做：首先设想出结构，然后再考虑一些次要的细节。
这两个年轻人，如此快就攻克了这一难题，感到非常得意。他们邀请威尔金斯和富兰克林来卡文迪什观看他们的胜利成果。富兰克林随手就将邀请信撕成了碎片。问题不仅在于假定分子呈螺旋状——富兰克林根本就不相信X射线的资料能证明这点一而且还在了他们竟然想得出螺旋中央会有正离子凝聚在一起。她指出，在细胞核中，锰或其他离子无疑被水分子包围着，因而是中性的，不可能将磷酸黏结在一起。况且，水是非常重要的。富兰克林还指出，克里克和沃森一定是将某些数据搞错了。按照她的看法，DNA是一种非常干渴的分子，其中的含水量要比他们两人的模型所允许的数量多10倍。她从这种分子吸水的能力看出，磷酸应位于分子的外侧，积蓄在薄薄的水层中。水容量不台，说明克里克和沃森计算出来的密度不准确。
后来的事实证明，富兰克林是正确的。两个年轻人试图说服威尔金斯和富兰克林与他们合作，再进行一次试验，但这一要求被他们顶了回来。这一失败的消息传到布拉格的耳朵里，他很快就将克里克调回到蛋白质课题组，沃森则被调到了与他的知识基础更加相称的地方，也就是对烟草花叶病病毒进行晶体衍射图研究。
但是，这两个人，尤其是沃森，并没有停止对核酸的思考。在鲍林的记忆中，沃森热衷于DNA“简直到了疯狂的地步”，在这个问题上是决不会就此罢休的。他和克里克两人开始在暗地里作秘密研究，选择在办公室或者一家当地的酒巴里悄悄地交谈。他们得到的模型可能不正确，但他们确信自己的研究方法没有错。也许，他们需要的只是更多一些化学方面的知识。1951年圣诞节，克里克将一本《化学键的本质》作为给沃森的礼物。“在鲍林这本经典著作中的某一个地方，”沃森回忆道，“我希望能找到真正秘密之所在。”
17 三螺旋结构（二）
盘绕状线圈
鲍林在法国参加了几次会议以后，就急急忙忙地前往英国，希望把由于护照风波损失的时间补回来。1952年吕月，他先后访问了英国的几个蛋白质研究的中心，和批评他的一些人交换意见，并且回答他们提出的问题。此时，人们又找到了一些新的证据，进一步表明阿尔法螺旋是许多种天然蛋白质的重要构件，其中也包括球蛋白。此外，片层结构也得到证实。鲍林认为，阿尔法螺旋的理论已得到证明，因此，他开始把注意力转到一些新的想法上，思考着他的结构怎样才能弯过转角并折叠到自身，使球蛋白变成了包装紧密的球形。他发现英国人也乐于接受他的阿尔法螺旋，因为他们从自己的研究中也得到了有关的证据。“我想，通过这一途径，我总算弥补了5月份自己不能出席皇家学会会议造成的后果——不管怎么说，对于我本人来说，这些人中已有一些人当着我的面，明确地表示，他们对我们设想的蛋白质结构的正确性持怀疑的态度，”鲍林在给阿尼·泰赛列斯的信中这样写道。明确地表示出来的怀疑，就可以给予明确的答复。鲍林在一些问题上，尽力向英国人作了进一步论证；而在另一些问题上，他也修改和完善了自己的想法。
在访问卡文迪什期间，鲍林又结识了许多年轻的学者，特别是与克里克的会见，使他很高兴。自从被调离DNA的研究课题后，克里克的大部分时间都花在一个研究项目上。这个项目是布拉格的研究组读了鲍林的蛋白质论文后开始立项的，目的是寻找一个数学公式来预测螺旋衍射X光的方式。1952年春天，克里克和两位同事联名发表了一篇论文，提供了进行数学处理应当遵循的具体步骤。这是克里克第一个重要的科研成果，后来被证明是非常有用的。在发表这篇论文前，他就自豪地向鲍林寄去了一份复印件。接下来，他又开始思考怎样用这一公式来解释5。1埃这个反射数据，这也是鲍林的阿尔法螺旋理论中没有触及的一个缺口。
克里克希望到加州理工学院从事博士后研究。他和鲍林同乘一辆轿车在剑桥兜风时，无意中提起有没有这种可能性。此时此刻，一向是口若悬河的克里克，竟然一下子结结巴巴起来了。他思绪万千，心头充满了复杂的情感，其中一半是敬畏——此时此地，一个普普通通的研究生，坐在他认为是世界上最有名的科学家身边——另一半则是惶恐。DNA不是合适的话题；说穿了，他已被人认为不宜作这一方面的研究，然而，他创造了一种新的理论，这种理论可以用来解释鲍林的阿尔法螺旋为什么得不到5。1埃这个反射数据，这个数据在大多数天然物质中都可以观察到。他知道，鲍林也在思考着这一个问题，因此，他不想对客人透露太多的东西。不过，在另一方面，他又非常希望给客人留下一个好印象。其实，他用不到这么担心，鲍林早就把心思盯在克里克身上了。鲍林主动提出了邀请，希望他去加州理工学院与他一起工作一年。克里克心里一热，对自己更有信心了，他问道：“您有没有想过，各个阿尔法螺旋有可能相互盘绕在一起呢？”鲍林曾经为蛋白质的更高级结构考虑过多种可能的情况，其中有几种情况就涉及到各个螺旋相互缠绕的设想。他记得当时的回答是：“是的，我想到过。”然后就避开了这一话题。他想到，自己差不多已作好准备发表有关的想法，因此，他不打算与一个卡文迪什的学生分享这一成果，尽管这一学生是前途无量的。
但是，按照克里克的说法，鲍林那时并没有让人得到这样的印象，也即他曾经花了一点功夫研究过这一个问题。
蛋白质在鲍林的头脑中仍然是优先考虑的课题。在他待在英国的一个月时间里，他很少想到DNA，甚至没有费一点心思去走访一下金斯学院，看一看威尔金斯和富兰克林拍摄到的身价日益提高的X光照片。后来他回忆起来说，这有两方面原因：一是他满脑子考虑的都是蛋白质；另一方面是他仍然认为，威尔金斯是不肯让他分享有关资料的。
这是一个历史性错误。富兰克林那时已经在DNA湿润纯净的伸展状态下拍到了层次分明的照片。一方面，这些图形清楚地显示了双重对称性——这就排除了三链结构的可能性；另一方面，从图形中可以看到一个螺旋交叉状反射的条纹。要是鲍林能看到这些照片就好了——他并没有理由认为富兰克林一定不让他看这些照片；事实上，在5月份科里来访时，她已经向科里介绍了她在这一方面的工作——要是鲍林能找到富兰克林谈一次，她是决不会羞羞答答的，一定会谈到在水含量及其对分子形式的影响这一个问题上她本人坚信不移的看法。要是鲍林能听到她在推翻克里克一沃森模型时所持的想法，他无疑会在实质上改变一下他后来所用的研究方法。退一万步说，要是鲍林去拜访富兰克林，他至少可以得到这样的印象：阿斯特贝里早先拍摄的照片，也就是他正在使用的照片，显示了两种分子形式混杂在一起的情况。
历史学家推测说，向鲍林拒发去英国皇家学会会议的护照，成了鲍林无法发现DNA结构的一个关键性事件。要是他出席了那一次会议，他就会看到富兰克林的工作，因而就能在正确的道路上更有希望再次取得获胜的良机。这一看法有力地印证了这样的结论：官方不应当干涉学者之间正常的学术性交流。不过，真正的问题并不能归咎于有关护照的政策。实际上，有三个因素联合发生了作用，将鲍林引向了错误的方向。第一个因素是他将注意力完全集中在蛋白质结构上，几乎忽视了所有其他方面的问题。第二个因素是他缺乏足够的资料，他一直在运用的X光照片是对DNA的两种形式混合体拍摄的，几乎已没有什么价值。第三个因素是他过于自负了，他根本就没有想到DNA需要他全力以赴去研究。在与佩鲁茨和布拉格交谈后，他好像已经了解到，克里克和沃森在DNA结构问题上显露了一次身手，但是失败了；他也清楚地知道，威尔金斯正在煞费苦心地研究这一个问题。但是，他认为，这些人未必是他竞争的对手。是啊，他们怎么有能力与他竞争呢？许多事实已经证明，他是世界上唯一能解决大生物分子问题的一个人。
“我一直在想，我迟早会找到DNA的结构的，”鲍林说。“这只不过是一个时间问题而已。”
鲍林错过了查看富兰克林所摄照片的机会，于9月回到加州理工学院。他又马上投入了研究工作，以期最后完成对更高层次螺旋结构的研究。“现在，蛋白质结构的研究工作已经进入非常令人振奋的阶段，”他写道。“我很难不把自己的全部时间花在这个问题上，别的事情也就顾不过来了。”他找到了一种方式，使阿尔法螺旋本身就可以扭曲，就像一股纱线缠绕在一个手指上那样，形成克里克提到过的那样一种呈盘绕状的线圈，而且，这种形式可以显示阿尔法螺旋本身无法看到的X光反射现象。接下去，他又向前迈出一步，为这些盘绕状的线圈设想了相互缠绕的方式，因而可以形成股数各不相同的索带。他在10月份发表了这些新的想法。
但是，在此之前，克里克已经通过鲍林的儿子彼得了解到这些想法。彼得是在1952年秋天到达剑桥的，身份是肯德鲁实验室的研究生。那年他才21岁，生性活泼，爱玩。他很快就爱上了佩鲁茨的“互稗”姑娘厄娜，对肌红蛋白结构的研究却不那么放在心上——“性子有点野，”这是克里克对他的评价。彼得不久就同克里克和沃森，还有他们办公室的新伙伴杰里·多诺胡混得很熟了。多诺胡也是从加州理工学院移居此地的，曾为鲍林工作了好几年，后来争取到了古根海姆奖学金而于秋天来到了这里。
他们的办公地点成了剑桥和帕萨迪纳之间进行非正式学术交流的一个中心。彼得和多诺胡都与鲍林保持着通讯联系，因此，在办公室里进行的交谈，对于克里克和沃森来说，至少也是一星半点地了解鲍林想做什么事情的一个信息源。比方说，鲍林曾在给儿子的信中谈到，他正在认真地探索天然角蛋白的结构，这种物质也是由一股股缠绕着的螺旋构成的。当彼得将这一点告诉克里克时，克里克头脑中首先想到的是，鲍林剽窃了他与鲍林在一起乘车时自己不经意流露出来的想法。克里克马上又重振旗鼓，开始作出新的努力。经过几个月时间，他终于解决了最后几道数学难关。10月22日，他向《自然》杂志寄去了一篇简短的注记，概括地说明了自己的想法。杂志编辑部收到这篇注记的时间，正好比收到鲍林在同一课题上撰写的一篇较长的手稿迟了几天。
不过，克里克在这篇短文的封面上附上了一个说明，意思是要求迅速发表他这篇文章。在一般情况下，注记比长篇论文发表要快一些，因此，克里克的注记发表的时间比鲍林的论文早得多。在几个星期的时间里，大西洋两边发生了双方都标榜自己是首创者的争吵。后来，还是卡文迪什的研究人员作出了让步，承认鲍林的一整套想法远比克里克的想法更深入。至于鲍林，看到克里克的短文见诸刊物时，并没有感到吃惊，只是有一点恼火，责怪《自然》杂志没有同时刊出这两篇文章。最后，双方达成了君子协定，承认两个人各自独立地得到了相同的结果。
这不过是一个小小的插曲而已。具有重大意义的是，承认阿尔法螺旋的最后一个重要障碍终于被清除了。时值深秋，鲍林已经确信，他的结构及其各种各样盘绕线圈的排列方式，同样适用于头发、兽角和指甲中的基本物质。他对羽毛结构也有了新的认识。许多球蛋白存在阿尔法螺旋的证据也与日俱增。到了11月下旬，鲍林感到，他对阿尔法螺旋的信念已得到完全的证实，阿尔法螺旋已被证明是血红蛋白、血清白蛋白、胰岛素、胃蛋白酶、溶菌酶和十多种其他球蛋白结构的主要形态，他在给一位同事的信中高兴地写道：“事实上，现在已发现，所有研究过的球蛋白都以阿尔法螺旋作为其结构的主要形态。”
美丽的结构
但是，阿尔法螺旋此时已不再是人们一度认为的那种惊人的发现。这是方法论上的一个突破，是对鲍林所采用的随机研究的方法进行的一次检验，也是一系列重大成果的重要组成部分。不过，正如鲍林所说，归根到底，阿尔法螺旋不过是“一种结构的形态”。看来，这是一种稳定的排序方式，借助于这一方式，就可设想多肽链具有怎样的结构。分子生物学家冈瑟·斯登特后来说道：“不管鲍林的成果是多么巨大，阿尔法螺旋的发现并不会马上使人想到关于蛋白质的许多新的概念，比方说，蛋白质是怎样发挥作用的，它到底是由哪些成分组成的，等等。这一发现似乎没有引导人们去做许许多多颇有新意的实验，也没有为人们的想象留下广阔的空间。”
此时，鲍林心里已经明白，真正的收获，或者说，生命的真正奥秘，在于DNA。正是这个问题成了他下一步考虑的焦点。
1952年11月25日，从英国回来后三个月，鲍林出席了加州理工学院举办的一次生物学讨论班。讲课人是伯克利教授罗勃利·威廉姆，他用电子显微镜干出了一些令人吃惊的事情。举例来说，他运用一种复杂的技术，可以拍摄到极为微小的生物结构。这可使鲍林着了迷。从威廉姆拍摄的一张照片上，可以看到核糖核酸钠的扭结长链的图形。这是具有核酸形式的盐类，其阴影区显示了三维立体的详细情况。引起鲍林特别注意的是，这些链明显地呈现出圆柱的形状：它们并不是平面的带状结构，而是一段段细细的长管。在讨论班这个四面遮光的教室里，鲍林一面观看着这些幻灯片，一面在猜想，DNA很可能也是一个螺旋，因为其他构想不但与阿斯特贝里的分子X射线图不合，而且与他现在看到的照片也不符。更妙的是，威廉姆甚至能够在他的照片上估算出有关结构的尺寸，根据他的计算，每股链的直径约为15埃。鲍林对此非常有兴趣，要求威廉姆重述一下这一个数字。威廉姆确认了这一数据的正确性，同时还说明了他在获得这一精确数字时所碰到的困难。威廉姆显示的分子还不是DNA，而是一个分子的近亲——这就促使鲍林陷入了沉思。
第二天，鲍林坐在办公桌旁，手持一支铅笔和一把计算尺，桌上是一札书写纸。根据那年夏天从亚历山大·托德的实验室获得的新数据，可以确定DNA中糖和磷酸之间连接点的位置；另外一些研究工作则表明了它们是在什么地方与碱基连接的。鲍林根据自己先前的研究，确信不同大小的碱基必定位于分子的外侧，磷酸则处在分子的内侧。现在，他已经知道，分子很可能呈螺旋状。这些结论就是他对DNA进行初步观察的出发点。这是他研究DNA结构的第一次尝试，还没有把握自己到底能走出多远，其中有一个特别的原因，就是他对DNA碱基一糖一磷酸结构的精确尺寸和铸角大小仍缺乏明确无误的数据，不过，观察一下还是值得的。
为了确定分子量和每一循环段轴向距离的期望值，鲍林很快就进行了一些有关的计算。阿斯特贝里的照片表明，每隔3。4埃就有一次强烈的反射——根据鲍林的计算，这大约等于他对纤维方向上一个核酸片段所估计尺度的三倍。三条不同的核酸构成循环组，这种可能性很小；三链结构似乎更容易解释不断循环的现象。他计算了密度，表明如果有三条链，那么它们就一定要紧密地捆绑在一起，因为只有这样才能符合观测到的分子量数据。不过，这还是可能的。在鲍林研究DNA时所用的第一页纸上，他一共作了五行简单的计算，他写道：“也许我们得到的是三链结构。”
随后，他又马上迷上了这样一种想法：三条链相互缠绕在一起，磷酸处于中央的位置。他一面画草图，一面作计算，很快就发现，这样做，沿着纤维的方向，将无法像阿尔法螺旋那样形成氢键将缠绕的链固定下来。要是没有氢键，那么是什么东西维系着分子的形状呢？他看到，有一个地方可形成氢键，