 《三思科学》电子杂志
2005年第1期
2005年1月15日
目 录
封面
编者的话
[碧声]我的2004·私人科学笔记
封面故事
[柯南]津波之乱
海啸专题
[柯南]人类的灾难
[陶世龙]印尼海啸之后的思考
新闻
[胡耀明]中生代哺乳动物吞食小恐龙
[春上莱茵早]惠更斯:昙花一现为哪般
[趣趣多]别翻白眼珠了,怪吓人的!
[三思新闻编辑]12月科学新闻 ◇点击此处展开/关闭树状目录
求知
[萧楠]星际旅行的发动机
三、反物质发动机
四、离子发动机
[碧声]对抗白色瘟疫
译述
[G.Ferry]多萝西·霍奇金传(六)
博物
[佳肴]窃蛋龙
观点
[何祚庥]人类无须敬畏大自然
[方舟子]“敬畏自然”就是反科学
[柯南]敬畏自然是非理性的态度
[柯南]“敬畏自然”是号召人类面对
未来不作为
历义
[方舟子]进化·达尔文(一)
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多萝西·霍奇金传
第六章 “所有这些关于青霉素的吵闹……”
Georgina Ferry
王艳红 杜磊 译
战争与青霉素
1939~1945
起初,战争并没有给多萝西带来什么变化。托马斯的健康状况不稳定(他患有嗜眠症,会突然、不可预期地陷入睡眠状态),因此没有被征入伍。他找到了一份新工作,在特伦特河畔斯托克(Stoke-on-Trent)的工人教育协会当教师。斯托克位于斯塔福德郡称为波特里斯(Potteries)的地区的中央,与牛津的距离不及他过去工作的地方的距离的一半,但开车仍要两个多小时。他工作日仍住在出租房屋里,但至少周末会去看多萝西,而且可以少花时间在赶路上、多与她待在一起。
经历了早期的一次空袭警报(后来发现是由一架盟军的飞机引发的)后,牛津并没有遭到敌人攻击的迹象。9月底,多萝西一个人负责将家从伍德斯托克路315号搬到不列德摩尔路20c。她很快相信牛津不是轰炸目标,因而把路克从克莱布米尔接来,安置在新家里。此后她努力安排一种允许路克每天占用她一些时间的日常生活(现在工薪夫妇的教材称之为“高品质时间”),一位保姆在工作时间照顾他,一名厨师负责饮食。多萝西早上会叫醒路克,给他穿上衣服,午饭时间回来一个小时,下午茶时间再回来一个小时,然后他就该睡觉了,她则整个晚上在家、实验室或学院里工作。这种做法相当好,唯一的问题是,战争爆发之后,雷妮决定辞职回到马里波特她母亲那里去,这使多萝西十分苦恼,需要再雇一个保姆来代替她。接下来大约一年的时间,她给托马斯的信里时常提到这类家庭事务的麻烦。另找一个保姆是件讨厌的麻烦事,但并不困难,因为牛津充满了急需工作的欧洲难民。托马斯的母亲则非常乐于在保姆休息或在紧急情况的时候代为照顾路克。
战争期间节俭的生活风气没有给多萝西带来什么影响,因为她生性就是朴素到近乎苦行的。她把自己的旧汽车“马吉”(Maggie)当废品卖了,自己给路克做衣服,洋洋得意地写信给托马斯,说她成功地用一码布裁出了两件衬衣。她在花园里种蔬菜,用从克莱布米尔的花园里收的水果做果酱(全国上下认为这对战争很重要)。在1940年9月的闪电战中,伦敦东部数以千计的疏散者来到牛津,暂时住在王权(Majesty)电影院的地板上。多萝西当时正和路克在克莱布米尔度假,因此可以让一户疏散居民在她的公寓里暂住几天。一个月后,尽管她自己回到那里居住,还是主动提出可以再接受一家。她的善心与奥尔加——爱挑剔的维也纳女子,当时负责照顾路克、料理家事——对此不大受得了。
喝茶的时候她几乎崩溃了,因为来了一封信……说怀特洛克(Whitelock)太太和孩子们明天会到我这里来……她很显然认为这是些可怕的人。真是让人担心,因为如果你觉得什么人很可怕,他们就差不多总是真的变得很可怕……可怜的奥尔加,整齐有序是她的天性与教养的需要,而难民经历带来的社会意识则使她认识到收留无家可归的人实在是一种善举,这两种感情撕扯着她。但她杜撰了一些最令人吃惊的理由来不收留他们,比如他们可能有性病。
怀特洛克太太和她的两个孩子——一个两岁的女儿,一个男婴——于10月底搬了进来,一直住到1月份。她是一个“小可爱”,帮着收拾房子、煮饭,终于让奥尔加的心肠软了下来。路克也学着应付家里有另一个孩子的新经验。
路克和(玛丽)一样大,相处得非常好。她的性格很温柔。当路克因为什么我不知道的原因打了她,她只会说“走开”。奥尔加斥责路克,路克哭着跑来找我。不过玛丽会给路克一个大大的吻,于是大家都高兴了。
然而,多萝西必须承认,当怀特洛克太太决定到伍尔弗汉普顿郡(Wolverhampton)去——大多数她以前的邻居都到那里去了——时,她感到如释重负,房子终于又属于她们自己了。她还有一个疏散人员需要照看:多莉阿姨和外祖母从伦敦搬到了这幢房子一层的公寓里,这一层刚刚空出来。格蕾丝·胡德年纪已经很大了,非常衰弱,她的话题大多是关于宗教的——这是一种可能带来令人吃惊的结果的执念。
我和外婆在花园里愉快地说了一会儿话。你知道吗,她很沉迷于我们与俄国成为朋友的想法——理由很古怪:斯大林的母亲希望他去教堂。能找到一些我们都能同意的政治见解,是件不错的事。
实验室里也有疏散人员,但他们——贝尔纳的实验室培训的研究人员——是一项意外收获。研究科学家不需要参军,而要留在现在的职位上,除非得到劳工部的指示转往其它地方。过去十年的大多数时间里,贝尔纳一直在思考科学对和平和战争的作用,思考的结果于1939年以《科学的社会功能》之名出版,这是他最有影响的书。(他对政府应当支持科学以及如何进行这种支持的许多想法,现在得到了普遍实践)。我们已经知道,在国防圈子里,有他与剑桥科学家反战团体进行的实验工作,他得到了国内安全部研究和实验部门科学顾问的职位,该部门设于里斯伯勒王子城(Princes Risborough)。由于他的政治立场,政府高层人士为对这一任命焦虑地提出质疑。部长约翰·安德森(John Anderson)爵士大吼着驳回了这些怀疑:“我不在乎他是不是像地狱之火那么红!”
贝尔纳投入到评估空袭影响的工作中去,开始是实地试验,然后是在被毁坏得越来越厉害的伦敦街道上进行。随着战争的推进,他的影响力也增加。他先是担任空军轰炸机司令部的副司令,然后是联合作战部的副司令,给司令官蒙巴顿勋爵做个人简报。蒙巴顿的主要工作是制订在诺曼底进行的登陆计划,后来被称为D-Day。贝尔纳在研究海滩坡度、压制浪潮的方法等因素方面起到核心作用。有一次蒙巴顿邀请他到玛丽皇后号去,向温斯顿·邱吉尔用浴缸里的纸船演示一种充气堤防的效果。
贝尔纳在伯克贝克的系里,研究工作停止了,部分原因是他不在,但更多地是因为伦敦中央受到轰炸的危险。物理系在最早的一波空袭里就被炸了。他的研究队伍只得散去。范库肯和他的太太决定回到美国去,但贝尔纳安排组里的其他一些成员到牛津去加入多萝西的实验室,这些人中先是哈利·卡莱尔(Harry Carlisle),然后是克特·希夫(Käthe Schiff)。多出来的工作人员是受欢迎的,但更受欢迎的是他们带来的全新的晶体学设备。哈利·卡莱尔于10月底到达,后快就跟着他来了一套新的变压器,两个X射线管和更多的角度计。
卡莱尔带来了一大堆伯克贝克的旧货……我们只希望能在主要的一批设备于星期四到达之前把这批整理好。他看上去很友善,显然是个勤奋的人。所以我非常希望我们能够做点事。
新设备是天上掉下来的馅饼。泰尼·鲍威尔也带着研究生,他和多萝西之间因为使用X射线设备的问题一度关系紧张。例如,不到一年前,她曾写信给托马斯说:
泰尼·鲍威尔过去十天一直妨碍我们的一项实验,丹尼斯和我非常生气,不过我们现在觉得,要是做对头的话太蠢了,最好还是做朋友。于是我们做了一些比较得体的努力,现在我对自己过去对那个可怜的人的看法感到很不好意思……
第二套变压器、更多的射线管和照相机运到了,这使多萝西恢复了从前的独立性。所有的设备都是不久前才送到伯克贝克的,来源是贝尔纳在1938年12月向洛克菲勒基金会申请的一笔资助。由于战争爆发,申请被基金会托管人搁置下来了,设备的钱还没有付。
贝尔纳解决了安全地保管他的设备的问题,便开始想办法付清买设备的钱,并保证研究工作能继续下去。他在1940年1月16日给洛克菲勒基金会写信,建议把这当成给多萝西的一项资助。
英国针对蛋白质和病毒的X射线研究,目前处于大有前途却岌岌可危的状态……如果这项研究能够维持下去,就可能发现一条直通蛋白质结构基本问题的道路……然而这种地位是不稳定的。所有与当前军事斗争没有直接意义的研究工作都是勉强在维持,资金随时可能中断。现在就已经很难找到钱去支付已经在使用的仪器等物品的费用,除非外部能提供一些支持,否则大洋这边的全部工作可能在几个月之内停止……因此,我希望向基金会提出下述建议。
应当向克劳福特博士提供1000英镑的资助……研究蛋白质和病毒,目标是进行比我在1938年12月的申请中所提出的更为全面、基本的研究……这个数额的资助将使研究工作以一种令人满意的方式再继续一到两年。鉴于牛津未被当作军事目标考虑,它受战争毁灭的危险很小。
洛克菲勒基金会的负责人们没有立即同意。2月份威尔伯·蒂斯戴尔(Wilbur Tisdale)和沃伦·韦沃进行的一次会议得出结论说:
并非不可以考虑在合适的时候资助贝尔纳或克劳福特,但……对我们来说,考虑在战后支持剑桥进一步发展,比考虑目前这个不确定的计划要明智一些。
年底,多萝西给他们寄去了一份关于自己用新设备做的湿态胰岛素研究工作的报告。这是由进化生物学家朱立安·赫胥黎(Julian Huxley)为她准备的,(毫无疑问是受了贝尔纳的鼓动)代表她提交了一份申请。1月份,她听说自己的1000英镑申请被批准了。这笔资助使多萝西有足够的钱偿付伯克贝克的设备,把自己从教学工作中解放出来一个学期,并支付两位研究助手的报酬。就这样开始了一种一直持续到60年代的合作,这是该基金会对某一位科学家提供持续支持的最久事例之一。它还使多萝西进入了洛克菲勒基金会的一批英国精英科学家的名单,基金会认为这批科学家对其将物理科学技术应用于生物学的新战略很重要。洛克菲勒的负责人,特别是战后曾经访问多萝西的实验室的杰勒德·波默拉(Gerard Pomerat),会提醒她时常让他们知道她需要什么。当战争需要迫使她将研究重心从蛋白质上移开时,他们一点也不担心。这种友好的、始终如一的支持,对于给她的研究建筑一个牢固的立足点有多么重要,怎么估计都不过分。
现在她小小的研究小组增加到了4个人——丹尼斯·赖利仍然待在牛津,尽管他正在努力寻找与战争更相关的工作——多萝西给所有的人都找到了研究的课题。赖利在完成他关于乳球蛋白的博士论文研究,并参与胰岛素的工作,帮助佩鲁茨研究血红蛋白。她自己希望继续研究胰岛素。此前她一直用肉眼测量反射图样的强度,将照片上的斑点与另一张参考照片上的班点对比,参考照片是用一张底片在同样的射线束中曝光不同的时间所得到的。但是,尽管这一方法可以精确得令人吃惊,她还是不满意。为了得到更客观的读数,她希望使用光度计,这是一种测量X射线照片上每个斑点遮挡了多少光的装置。
为了安装这套设备并进行测量,她得到了克特·希夫的帮助。希夫生于奥地利,是哲学家卡尔·波普(Karl Popper)的表妹。希特勒上台时,她正在哥廷根在V·M·戈德施米特手下读博士。戈德施米特逃往奥斯陆,同样身为犹太人的希夫回到了故乡维也纳,在那里完成了论文。1937年她再度逃亡,这一次到了英格兰,并作为一名晶体学家很快在伯克贝克的贝尔纳的研究小组里找到了位置。她得到ICI的资助到牛津来做一年的研究,但一旦洛克菲勒的资助到了,多萝西便有了足够的钱来将她作为研究助理留下来。
还有哈利·卡莱尔,他原籍缅甸,得到奖学金到英国来念博士,开始与贝尔纳进行合成性激素乙烯雌酚及其部分衍生物的研究。多萝西仍对固醇有兴趣,这是她博士论文及很快将要发表的、与贝尔纳和范库肯合著、为《皇家学会学报》写的一篇杰作的主题。她与卡莱尔合写了一篇关于他在伯克贝克开始进行的研究的短论文。不过,她将他的到来视为将研究推进一步的机会。因为最近专注于蛋白质研究,她仍未完成对单一固醇结构的完整分析。她建议卡莱尔将这项研究做下去,他同意了。
在她研究过的几十种固醇中,有一种看起来是一个有希望的候选者:碘化胆固醇。每个分子里的一个碘原子,比在分子中占大多数的27个碳原子重得多,因此仅在碘原子的基础上估计反射图样相位,就能相当接近真实的相位。她已经从初步研究中知道,晶体的单位晶胞只包含两个分子,它们的结合方式不会对解释图形造成不当的问题。此时固醇的化学性质已被充分理解。在贝尔纳等晶体学家的一点帮助下,有机化学家已经建立了固醇的基本分子式——构成分子的原子成分的比例——并知道了原子如何连接成链和环。还未确定的是这些链和环到底如何在三维空间中排列——X射线晶体学是完成这一工作的唯一手段。
不过,多萝西决定,卡莱尔在分析中不应该依赖于化学信息。她认识到,有可能纯粹通过晶体学手段找到一种未知大分子的结构,并决定,让他以这种方式研究碘化胆固醇作为练习。事实上其化学性质已经为人所知,这给了她一种能将研究结果与有机化学研究结构进行对比的途径。
第一个问题——寻找合适的晶体——很快就解决了。卡莱尔带来了“充足的”碘化胆固醇晶体,这是伦敦帝国理工学院的有机化学家伊恩·海尔布伦(Ian Heilbron)几年前给范库肯的一批晶体剩下的。她发现这批晶体已经有点过了最佳状态,便将它们溶解并重结晶,产生了两种稍微不同的晶体,都可用于X射线分析。
卡莱尔“于1941年初开始工作,在大约三个月之内就完成了X射线数据收集”。这包括估计所有反射图样强度的繁重工作,卡莱尔使用传统的方法,以肉眼将它们与一组标准斑点对比。下一步是通过计算帕特森投影寻找碘原子的位置。晶体中一个碘原子与另一碘原子的相互作用表现为强烈的等高峰。确定了碘原子的位置之后,卡莱尔可以仅以碘原子提供的相位为基础,转而计算整个分子里电子密度的投影。如多萝西所说,由此,“可以相对容易地描绘出晶体中固醇环系统的大概样式,以及依附于环上、朝向与预期相同的侧链。”
对多萝西而言“相对容易”的工作,对担负了收集和分析数据所有繁重工作的卡莱尔来说也远不简单。
我对B型晶体……计算了电子密度图,在投影中,两个分子隔得相当远,只有少许重叠。当时我分不清其头尾。毕竟,我只使用了约60个投影图样来做这个投影图,致使其清晰度很差。多萝西看到了之后,毫无困难地画出了一个分子;(后来)只修正了少数原子的位置,她选择的……坐标与工作完成之后得出的正确位置非常接近。
工作还没有结束。投影图是分子被压平之后的样子,多萝西知道,碘化胆固醇不是平的。二维投影图比较容易计算,但留下的问题是,原子彼此交叠。只有三维分析才能给出分子中将原子维持在一起的键的长度和角度的准确信息。卡莱尔接下来用一个看来最有可能显示原子位置的投影图,沿图中各点的垂线计算电子密度,逐渐建起三维图像。他先用碘原子的相位角度算一遍,在得到碳原子大致位置的更为准确的信息后,将它们的相位信息考虑进来再算一遍。
他还没有开始计算,贝尔纳就叫他去里斯伯勒王子城参加国防研究。但卡莱尔不会推迟他的步伐。
在来往牛津的旅途中,寒冷阴暗的车厢里,我完成了一套而且是唯一的一套三维计算,用一把计算尺和对数表,得到了全部键长和键角的数据……不仅如此,而且如果算得累了——由于是单线铁轨,火车经常耽搁——我就开始为论文的一些部分打草稿,通常白天只需半个小时的旅程,灯火管制中往往需要3到4小时。
在多萝西看来,这是一次“英勇的行动”。1942年底,他们已经能够用铁丝和软木塞建一个模型,标出每个重要原子的位置——尽管如多萝西后来的提到的,它实际上是真实结构的一个镜像,而要再过十年,才会有方法使她得以区分这两种结构。
1943年1月,卡莱尔在剑桥做演讲的时候,当着英国晶体学界杰出人物们的面,展示了他们的研究结果。人们的反应正是多萝西所期望的,或许比期望的还多。她对托马斯说:
我当时高兴极了,哈利刚刚打电话来说,我们赢得了完全的胜利!他的演讲看来取得了巨大的成功——他一直讲了一个半小时——布拉格和利普森反复就一些他们不懂的地方提问!最后布拉格说,他最近在一篇评论里写道……年轻一代的晶体学家没有解决真正困难问题的进取心,现在他必须重写、彻底把这句话去掉!
卡莱尔因为这项研究而在1943年获得博士学位。但直到战争结束,多萝西将论文写出来,由贝尔纳安排在《皇家学会学报》上发表,这一研究才广为人知。解决碘化胆固醇的问题,对多萝西和晶体学来说都是一个重要里程碑。不仅因为这是她第一项完整的晶体学分析,而且这是首次发表一个在生物化学上很重要的分子的三维详细结构。马克思·佩鲁茨说:“关键在于,她解决这个结构时,它是当时最复杂的有机结构。”这表明,即使对这类分子,重原子方法也能提供足够的相位信息,来产生一个可解释的图。直到那时,传统的方法还是试错法,猜想分子是什么样,来假设相位值。
领域内的其他人也同样对这项研究留下了深刻印象。杰克·邓尼兹(Jack Dunitz)当时是格拉斯哥的一位年轻的博士研究生,与声望卓著的晶体学家J·蒙蒂斯·罗伯逊(J. Monteath Robertson)一起工作,后者在皇家研究院接受W.H.布拉格的训练。
对我们的试错法,我们需要一个明确的分子模型。尽管罗伯逊自己曾经显示了同晶置换在晶体结构分析中的威力,“重原子方法在他的学生中并不流行。我们听说过帕特森方法,但我们所知道的唯一应用是用于非常简单的结构……我们习惯于以二维投影的方式思考,而不是三维结构本身。我读到了多萝西发表的一些论文,特别是那一篇(与哈利·卡莱尔合作的)关于碘化胆固醇结构分析的,包括使用三维衍射数据。我发现三维方法对解决复杂的有机结构至关重要……”
碘化胆固醇研究的成功显示,类似的方法可能用于分析分子式未知的分子的结构。因此,当需要一个晶体学家来研究一种新分离出来的、有巨大医用价值的化合物时,多萝西成了当然的选择。这种化合物就是青霉素。
1939年,牛津的病理学教授霍华德·弗洛里(Howard Florey)开始与生化学家恩斯特·钱恩(Ernst Chain)一起研究有抗菌效果的天然化合物。最有前途的是青霉素,这是伦敦圣玛丽医院的亚历山大·弗莱明于十年前发现。弗莱明报告说,青霉菌能产生一种杀菌的物质,但断言这种物质太不稳定,无法分离并用作药物。弗洛里和钱恩与同事诺曼·希特利(Norman Heatley)更加坚持不懈。希特利开发了一系列巧妙的方法,在发酵瓶里培育霉菌。从培养液里提取活性物质,测试其活性。1940年5月,弗洛里做了一个历史性的实验。他给8只实验鼠注射致死剂量的链球菌,用最初的青霉素提取物对4只实验鼠进行治疗。未经治疗的实验鼠均在24小时内死亡,而其余4只则存活了数天乃至数星期。一贯沉默寡言的弗洛里说“看上去像个奇迹”。钱恩和弗洛里尽力强调他们做这项工作原本是出于科学的好奇心,而非想造福人类,不过现在看来这项研究导致了20世纪医学最大的进步之一。
在牛津,每位科学家都每天至少沿南公园路走一趟,这是科学区的主干道。在这个重要实验完成后的那个早上,多萝西在南公园路上走着,遇见了“处于一种极为兴奋的状态中”的恩斯特·钱恩。他把实验结果告诉她,并说“改天我们会弄一些晶体给你”。接下来一年,病理学家们继续他们的实验,在实验动物身上证实青霉素惊人的效果,并于1941年2月开始用它治疗第一批人类病人。在这一阶段,他们仍在使用非常不纯净的青霉素样本,但这已经非常有效,一些早期的病人真正是从死亡边缘上被救了回来。
当局迅速认识到这样一种强有力的药物将带来巨大利益,尤其是在战争时期。战场上受伤的士兵们死于细菌感染的危险比直接死于枪弹的更高。新近投入使用的磺胺类药物聊胜于无,但不能对付青霉素似乎能够对抗的那些细菌。不过,仍然有许多问题需要解决。按希特利的生产方法,即使马不停蹄地进行,也刚刚只够产生出牛津的实验项目所用的青霉素。大规模生产意味着需要开发一种可靠的工业流程。一种可能的方法是简单地扩大发酵过程的规模。另一种方法是开发一种方法来合成青霉素。如果不知道青霉素分子的分子式,这一点是不可能做到的。
青霉素研究很快成为一项国际事业。令弗洛里失望的是,他无法使任何一家英国化学企业接受开发青霉素生产方法的任务,因为它们都开足马力在应付其它战时需求。因此,1941年夏天,弗洛里与希特利一道去了美国。他们访问了一些公司,还有伊利诺伊州裴奥瑞阿(Peioria)的政府研究实验室。此后不久美国参战了,几个月后,几家美国公司开始从事青霉素大规模生产,通过美国科学研究与发展办公室(OSRD)向遭受致命感染的人们提供药物的系统已经就绪。
在英国,政府对牛津所进行的研究有多么重要醒悟得比较迟。弗洛里被招募进军队,送到北非去监督在前线试验青霉素。英国企业开始进入青霉素研究领域。一个由大学和企业化学家组成的青霉素化学家委员会(PEN)定期开会,提出在会员中流传的论文。1944年,另一个组织——青霉素合成委员会(CPS)在医学研究理事会(MRC)的指导下成立了,它在很大程度上包含了PEN。PEN和CPS都与美国的同类机构联系,但是这种联系仅仅在受到严格控制的情形下进行。从1944年起,所有联系都被要求通过MRC或OSRD进行。
牛津的戴森·佩兰斯实验室是研究青霉素的主要中心之一。教授罗伯特·鲁宾逊直接参与寻找青霉素分子式的努力,与他的同事威尔逊·贝克以及邓恩病理学院的恩斯特·钱恩和爱德华·亚伯拉罕(Edward Abraham)一道工作。多萝西并未立刻参与,而是考虑着别的事情:1941年初,她发现自己怀上了第二个孩子。普鲁登斯·伊丽莎白(Prudence Elizabeth*),又称莉兹·普鲁(Lizzie Pru),于9月3日生于牛津的公共医院——拉德克利夫(Radcliffe) 医院。托马斯被电报叫了来,但没有及时赶到,他是在班伯利(Banbury)车站通过电话听到这个消息的。这次生育及此后的痛苦比生路克时要少,伊丽莎白一开始就是个平静、易于满足的孩子。10月中旬新学期开始,多萝西就回去继续研究和教学。托马斯回到北方后的几个星期,她的信充满了她对孩子们及他们的未来的感觉:
*伊丽莎白·霍奇金( Elizabeth Hodgkin)自己总是使用这样的拼写。多萝西习惯把她的名字写成和自己的妹妹一样的Elisabeth。
我把普鲁登斯·伊丽莎白抱在腿上,……现在是下午3点,我3点半必须到学院……
今天早上当我离开9点钟来我家接受辅导的女孩子,到女儿洗澡的地方时,看到了一个可爱的情景。米玛(Mima)(罗宾·霍奇金) 、米玛奶奶、路克和奥尔加都在帮她脱衣服。你父亲说“想着到2000年时她可能在看着自己的孙女儿洗澡,多么让人高兴啊。”我希望她能够。尽管想到这个小家伙会长到将近60岁是一件挺滑稽的事。
我昨天胜利地进入学院。开始是阿姨开车送我——我在门厅与埃塞尔(Ethel)聊天——她非常高兴,因为她一直希望路克是个女孩。然后……发现所有的院士都喝完了茶。我自然在接下来10分钟里把女儿吹嘘了一通,然后我们才不情愿地开始会议。会计开她的车送我回家,为的是要看看孩子。
今天早上在床上读你的信时,我在想一些东西。有些幸福的感觉是完美的,让人感觉到不管以后发生什么都无所谓,因为曾经有过这样的时候。但孩子们不是这样。他们属于未来,我迫切地希望他们有一个光明的未来。因此,我比以往任何时候更希望作点什么来保持我们现有的一切。
但到11月底,实验室再度进入全力运转,孩子们必须与另一个新生儿——青霉素——分享她的注意力。多萝西非常清楚,对青霉素晶体的X射线研究将非常重要,而她决定参与其中。
我刚刚拜访过钱恩回来,现在是晚上10点半,这次访问使我极度兴奋。钱恩的主要目的是青霉素研究——你可能记得雨果(Hugo)(卡林斯(Carins),托马斯的叔叔,外科学纳菲尔德(Nuffield)教授)夏天谈到过,它抗链球菌和葡萄球菌的能力如此之强,简直可以起死回生。显然它还完全没有晶体化过——钱恩和鲍威尔都以为,在我们度假的时候他们大概可以把晶体搞出来,但两人都错了,迄今所有的尝试都失败了。我被雨果的建议深深吸引,从而“将自己注入这一局面”。钱恩看来很希望给我一些青霉素来试着晶体化,我非常想试一试。虽然天知道我会不会有时间——也许是学期结束后?当然,紧要关头钱恩可能会退缩;或者另一批人——贝克、鲍威尔的进展可能比钱恩想的要快。
丽丝贝(Lisbeth,即伊丽莎白——译者)我的怀里。她今天早上体重9磅4盎司,在出生后8个星期平均每个星期长7.5盎司。
从此,化学家们使多萝西参与到他们的研究工作中,无论研究出什么。他们都会提供给她适于进行X射线分析的材料。有她参与是一件幸运的事;她那已经得到认可的专长,使他们接受她参与这项重大工程。
她的实验室里开始了一项新的研究,教学工作仍与以前一样重,家里还有两个小孩子,多萝西需要人帮忙。她首次向自己在萨默维尔的学生提出,要求其中一人帮她进行研究。芭芭拉·劳(Babara Low)于1942年夏天完成了她的化学学位的第一期研究,多萝西鼓励她考虑跟自己来进行第二期研究。芭芭拉是一位意志坚定的年轻女子,热情的和平主义者。多萝西还发现她学东西很快,是一个非常有能力的实验科学家。在战争时期,做研究的申请需要劳工部批准——劳工部否决了芭芭拉的申请。
尽管芭芭拉考试成绩不如预期的好,多萝西已在实验室里看到了她足够多的工作,知道她就是自己需要的人。她立刻运用起自己的关系网。劳的校外考官之一、无机化学家威廉·沃德洛(William Wardlaw)现在恰好在劳工部工作。多萝西写信告诉他说,劳在暑假时与她一道工作(用洛克菲勒的资金支付报酬),她相信她的能力,结语说“如果这项研究成功,很难想象劳小姐明年做什么事情是比这更有用的。” 沃德洛立刻回信:
如果劳小姐能把填好的卡片直接寄给我,我将亲自处理此事,保证她能为你服务。在我看来,她即将参与的这项研究非常及时和重要,我同意,她找不到比这更好的工作了……
多萝西非常高兴,正如她写信给托马斯说的:
我高兴极了……你知道,所有这些关于青霉素的吵闹——但虽然有一点儿吵闹,它也是很严肃的……我们对第一批霉菌产生的东西拍到了漂亮的照片——棒状青霉素,或者随便叫什么别的……
她迅速为新研究的激动人心之处吸引住了。
我好像无法认真地对待这个学期了。我可能把所有的上午和白天其余的许多其它时间都花在实验室里。——尽管我还没有使青霉素结晶,运气真差。但我们手下现在已经有了三种其它物质——棒状青霉素,土曲霉酸和“霉菌318”。最后一种在医学上最有希望——但不像青霉素那么好。
多萝西和芭芭拉·劳起初研究钱恩分离出的其它一些霉菌产物,发现这些东西都毒性太强,不具备实用价值。青霉素不一样,但也格外难以对付。化学家们直到1943年中才确定了它的化学成分。但它的结构式——体现分子中原子如何集结在一起的图表、人工合成的重要先决条件——仍然没有找到。多萝西精疲力竭,因为她和他们都没能成功地培育出可供她进行X射线照相的晶体。
不过也有一些进展。化学家们成功地将青霉素分解成了一些较小的化合物:青霉胺,青霉素胺酸等等。它们的确能形成不同种类的晶体,这些东西是多萝西和芭芭拉·劳第一年的大多数研究对象。对这项研究来说,这远远不是一个简单的开始。
(多萝西)对把人扔到困境中(令其学会求生)的做法实在是深信不疑。她希望你研究那些只能在最高倍显微镜下才能看到的晶体,希望你操作、安装它们。实验室里有各种各样的小器件,贝尔纳的,范库肯的,没有替代品……有时我记得她让我把一点难闻的树脂状的东西装在一小根玻璃纤维上,树脂中央有点儿晶体。我不知道是谁说过,如果能看到双折射斑点,那么它就是晶体,可以照相,但这确实是我学到的,从来没想过别的。
这项工作的紧迫性引起了人们最高的期望,但多萝西对芭芭拉的希望并不比她希望自己做到的更多。那些令人讨厌的青霉素胺晶体,体积约为一粒盐的几分之一,“嵌在粘性的胶状基质里”,给她带来的麻烦不亚于给芭芭拉带来的。她在一系列报告中对托马斯说:
青霉素氨基酸再次出现了——看上去很不错的晶体,但处理起来困难之极:1、它们浸在胶状液体里;2——它们极易吸湿,在空气里维持不了几分钟。我花了大半天——除了教学和回家的间隙——努力把它们弄到小试管里去照相,还没有成功到令我满意。
现在我觉得有一点厌烦了——厌烦,但并不是挫败。我极其小心、困难地安置好的晶体在暴露于X射线时分解了——这真是可惜,我们本来非常兴奋地想看看是否会有什么效果。
唯一让人高兴的——但已经是星期四了,而且是一种青霉素的新型化合物,比平常更糟糕——双氢青霉素的钠盐出现了——我花了一整天在显微镜下用一根大头针拨弄它们。
多萝西和芭芭拉·劳在这一年所做的工作的主要价值,在于独立验证了化学家们分离出来的物质的分子量,以及发展了一个鉴别它们的方法。部分地由于她们的测量,化学家认识到,他们的分析中还缺了一点什么。威尔逊·贝克对青霉素降解物作了进一步研究。1943年7月,多萝西回到巴克斯顿诊疗所再一次接受关节炎治疗时,芭芭拉非常兴奋地给她写信说:
特大新闻!青霉素及其所有降解产物都含有硫。这件事情非常机密……硫显然能解释青霉素胺酸中所含的大量的氧。他们今天发出了一份关于此事的报告。
关于青霉素和风湿性关节炎。亚伯拉罕医生向加德纳医生谈到了这一点。加德纳医生说,还没有对风湿性关节炎做什么研究,他自己并不抱有多少希望。青霉素的性特看上去的确非常特别,应用范围有限。
但他也说,如果你想试一试。他保证弗洛里夫人会很高兴帮你(霍华德· 弗洛里的妻子埃塞尔负责加德克利夫医院的青霉素治疗计划)。他建议你与她联系。他说那里一定有青霉素。
这封信有趣的地方之一是,它透露了人们是如何把青霉素当作一种神奇药物,也显示了当时多萝西本人对青霉素的作用原理或关节炎的本质实在所知甚少。
发现硫原子之后,化学家终于完成了他们对青霉素的分析。每个分子里总共有27个原子:1个硫,2个氮,4个氧,9个碳和11个氢。但对于原子如何连接在一起——结构式——仍存在疑问。爱德华·亚伯拉罕是奋力试图攻克问题的人之一,他回忆起当时人们的不同意见:
(罗伯特)鲁宾逊立刻提出了后来称为噻唑唑酮的结构,我不喜欢这种想法,但他非常确信。我不喜欢是因为……青霉素的稳定性比这类结构预期应有的稳定性高得多。我对钱恩提出应该是β内酰胺结构,他立刻接受了这一观点……鲁宾逊已经就唑酮结构起草了一份论文,但我们把β内酰胺结构添在里面了。当他回来时,我们开了一个会,让我沮丧的是,他对这个结构很生气。他说“我知道这是什么。你们认为我老了,忽略了它。”……他的性格特点就是很难接受与他的想法不同的东西。
两种结构都包括两个相连的环。噻唑唑酮结构中,有两个5元环,由单键相连;在β内酰胺结构中则存在一个5元环,与旁边的一个4元环结合。牛津研究青霉素的科学家们,大多数都在这个问题上偏袒某一方。钱恩和亚伯拉罕仍然青睐β内酰胺。鲁宾逊的一位年轻同事约翰·柯恩福斯(John Cornforth)则据说曾宣布,如果β内酰胺结构是对的,他就洗手不干化学,改行去种蘑菇。(他大体上并不否认这件轶事,但认为自己说的是去“打槌球”而不是“种蘑菇”)。多萝西对这两种假设的结构都有了解,但自己并无强烈定见。“我们都很好笑。看上去将有一个化学家把两种结构都合成出来,轻易地决定哪一种是对的。事实并非如此。”
此后的消息很快就通过电报从美国传到了英国。施贵宝公司的化学家成功地使青霉素以钠盐的形式结晶。多萝西听到这个消息,马上打电话给爱德华·亚伯拉罕,问他是否能弄到一些青霉素钠。他回答说他已经有了不少,但它必须保存在干燥器(一个去除所有湿气的容器)里,因为很容易从空气中吸水。他从邓恩学院带来一个试管给她瞧。她立刻开始工作。
我放了一点在载玻片上观察,在我们说话期间,它就从空气中吸水,晶体结成了一团。我将一块放在X射线管前,拍了两张X射线衍射照片。
多萝西希望,晶体中的钠能够作为她解决结构所需要的重原子,就像碘化胆固醇的研究那样。但结果令人失望。晶体“很小很脆,非常难于操作……而且很清楚,钠盐晶体结构很复杂,极难对其进行详细解释。”亚伯拉罕努力制取其它碱金属盐,包括铷和铯,但只有更糟糕。
1943年10月,多萝西接到一封信,邀她去参加青霉素化学家委员会将在那个月晚些时候举行的会议,信中还附上了他们过去所有的报告。(她大为骇异地发现,自己给论文作者们写的一些“非常谨慎”的信居然在一些报告里被引用了。)这不仅提升了她在国内和国际的声望,还扩展了她在化学工业中的交往圈子,对她未来的研究价值无可估量。这也使她首次窥见围绕着青霉素所作的国际努力的政治复杂性。
会议快结束的时候,我很高兴地向大家展示了照片和模型等等。但会议的许多时间都用在半政治化的讨论中,谈论关于建议成立一个新的青霉素委员会来处理合成事务的问题。我推测其中存在许多信息交换方面的困难——特别是与美国人的——牛津小组强烈的感觉到,他们给别人的信息多于他们应得的。
但牛津小组很快就有理由对美国人心怀感激了。那年秋天,罗伯特·鲁宾逊访问施贵宝的实验室,带回来一些青霉素钠。这是一个新的启示。化学家将它与牛津制备的青霉素钠对比,发现英国人和美国人制取的青霉素是两种不同的化合物。它们的基本结构特征相同,但侧链不同。在科学上,美国形式称为苄基青霉素,后来称为青霉素II或青霉素G;英国的则是2-戊烯基青霉素,即青毒素I或青霉素F。在多萝西看来,重要的是美国的晶体的结构似乎解释起来比较简单。她确定,完成青霉素X射线分析的最大希望,在于研究不同形式的苄基青霉素盐。每个分子包含24个主要原子,氢原子不算在内,因为根据物理化学原则,只要其它原子的位置确定,氢原子的位置就能很容易的推断出。在不知道结构式的情况下解决如此大的一个分子的结构,将开辟新的天地。
第一个问题是如何获得足够的实验材料。青霉素G起初是从生长在伊利诺伊州裴奥瑞阿的政府研究实验室附近的一个甜瓜上的霉菌中分离出的。所有美国的青霉素生产都基于这一菌株的霉菌。多萝西想弄到更多的美国青霉素,于是她寻求上面的支持。她写信给与美国默克公司有联系的亨利·戴尔爵士(Sir Henry Dale,他自威廉·布拉格爵士1942年去世以来担任皇家研究院院长)。1944年2月,一个装着10毫克物质的试管由一架军用飞机运到伦敦。戴尔将它委托给同事凯瑟琳·朗斯代尔,由她亲自带到牛津交给多萝西。
凯瑟琳·朗斯代尔是老布拉格的弟子,此时仍然是皇家研究院戴尔领导下的高级研究人员。她是一位爱尔兰邮递员的10个孩子中的老幺,背景与多萝西差异极大。在她还是凯瑟琳·亚德利(Kathleen Yardley)的时候,她于1923年获得伦敦大学十年来物理学毕业考试的最高分,由此受到布拉格的注意。他很快获得了一项政府研究资助,将她招进自己的实验室。在这里,她与阿斯特伯里、贝尔纳和其他人一道,亲手为X射线晶体学打下了基础。她很快与做研究的同事托马斯·朗斯代尔(Thomas Lonsdale)结婚,此后生了三个孩子。尽管她因为丈夫的职业而跟着从伦敦搬到利兹、后来又搬回伦敦,但他始终坚持说,他娶她不是为了娶一个免费的管家,而要与她分担家务,使她能够跟上晶体学的发展。当他们回到伦敦时,布拉格亲自为她找到可靠的资金来请人帮助料理家务,并欢迎她回到皇家研究院工作。
当时多萝西与她凯瑟琳·朗斯代尔很熟识,尽管朗斯代尔主要并不从事多萝西所最感兴趣的生物大分子研究,但她对一系列课题做出了许多杰出贡献。她是一位公谊会会员,出于宗教原因而拒绝服兵役,在1943年2月,她选择到霍洛威(Holloway)监狱服刑一个月作为拒绝登记参与战争或民防义务的惩罚,而不是支付2英镑的罚款,为此获得了各界的尊敬。在她带着一试管苄基青霉素钠到伦敦来找多萝西时,戴尔正在开始进行一些微妙的政治活动,使她一年后当选为皇家学会最早的两位女性会员之一,戴尔当时是皇家学会会长。
人们很容易觉得,本领域内另一位成功的女性帮助激发了多萝西本人的成功。但事实上,并无证据表明朗斯代尔起到了直接影响。尽管多萝西知道她的工作(而且因为这位年长的晶体学家成功地生育孩子而打消了对自己婚姻的疑虑),在她们有很多个人接触之前,她自己已经成功地树立了自己的地位。当然,多萝西很尊敬朗斯代尔,相当看重她在青霉素研究中的工作。
新的美国青霉素送到时,状态并不是很适合研究,但我们按照操作说明重新结晶了其中的三分之了。到午饭的时候,就得到了尺寸之大前所未见的晶体!因此现在我们努力想把剩下的做得更好,连夜培育它们。
凯瑟琳·朗斯代尔白天大多数时间没有和我们在一起——她在牛津大学图书馆有一些书要读,因此把东西留给我们研究了。看起来她认为自己的主要任务只是保证把这些新东西送到而已。我的确希望能有好结果。
事实表明晶体确实是她们所渴望的,产生了一套反射图样。下一步是把它与其它盐的晶体来对比,凯瑟琳·朗斯代尔再一次充当了信使的角色,说服亨利·戴尔运用他的影响力。这一次,由于大西洋两岸合作的新安排,戴尔必须通过医学研究理事会的爱德华·梅兰比(Sir Edward Mellanby)爵士来进行。3月中,梅兰比写信给多萝西,说明了她在研究中必须遵守的限制:
应亨利·戴尔爵士的要求,我给美国的医学研究委员会发了电报,索要一份青霉素II(苄基青霉素)的钾盐和铷盐。我刚接到理查兹博士的消息,说他将努力促成此事并送到英格兰,但希望您对此两种盐获得的任何X射线分析结果都能提供给美国方面。
在此基础上,我希望告知您:
1、青霉素的化学研究及生产的所有信息都属机密,不得交给国内或海外的任何人。
2、有关这些问题的任何信息暂时都不送往美国,此种情形将持续到医学研究理事会与华盛顿的科学研究与开发办公室达成协议、允许所有相关信息完全自由交换为止。希望这一协议能在未来一两个星期内完成。
3、协议达成后,有关青霉素的化学研究及生产的信息在大不列颠及美利坚合众国之间的交换,不得通过(医学研究理事会和科学研究与开发办公室)以外的途径进行。对于何种信息可以传播,理事会将接受医学研究理事会青霉素合成委员会主席罗伯特·鲁宾逊爵士及其同事的指导。
当时,青霉素铷来自柴郡诺茨维奇(Northwich)的ICI公司,青霉素钾则来自美国施贵宝公司。在三个月时间里,多萝西和芭芭拉·劳对三种物质都完成了X射线照相。很快就出现了挫折。尽管青霉素钾和青霉素铷有着同样的晶体结构,仅重原子的原子量不同,青霉素钠却有着不同的形式,这将使直接对比成为不可能。多萝西决定进行两项并行的研究。对青霉素钠,她将用历史悠久的试错法研究,即寻找一个试验结构并改良之,直至与观测的反射结果良好吻合。对钾盐和铷盐,她希望能直接从帕特森图获得电子密度,就像她和卡莱尔对碘化胆固醇所做的那样。
1944年4月,一年一度的X射线分析团体会议在牛津举行——为与会者找住处成了多萝西的另一项例行任务,尽管她设法把大部分组织工作交给丹尼斯·赖利,以及泰尼·鲍威尔的学生弗雷迪·威尔斯(Freddy Wells)去办。在会上她再次遇见ICI在诺茨维奇的碱性物质分部的查尔斯·邦恩(Charles Bunn)。邦恩在研究检测试验结构的新方法,这种方法最早是劳伦斯·布拉格提出的。它称为“蝇眼”法,做法是生成一个特定结构预期可能产生的X射线衍射图样的光学版本。在金属罩上按结构样式打孔,重复多次,使强光通过它,投影于平面上。这样产生的衍射图样可以与晶体获得的实际衍射图样相比。传统的试错法在将实际衍射图样和模型衍射图样进行对比时需要冗长的计算,蝇眼法大大加快了试验过程。
1944年春天,多萝西到诺茨维奇去看邦恩,检测了几种苄基青霉素钠的试验结构。在她早期对分子可能形态所作的研究的基础上,他们检验了“卷曲”的模型。但由于牛津最引人注目的声音是坚持噻唑唑酮的,他们的模型中也包括了两个五元环,加上苄基青霉素钠的六元苯环。没有一个模型令人满意,没有一个原子或原子团看上去处于正确的位置。
多萝西再次观察了反射图样强度,认为自己或许在把结构卷曲起来这个问题上是搞错了。化学家们也不喜欢两个五元环在卷曲结构中的联系,因为这使一些原子靠得太近了。因此她决定改变试验结构,采用一种伸长的构造。这类结构似乎与青霉素钠、铷和钾的单位晶胞吻合。她还决定将研究力量分为两部分,这部分是因为她“害怕因为有太多其它事要做而无法解决青霉素的结构”。因此她将所有关于青霉素钠的数据交给了邦恩和他的同事安妮·特纳-琼斯(Anne Turner-Jones)继续用蝇眼法研究,而让芭芭拉·劳进行青霉素钾和青霉素铷的工作。
事实表明这些晶体并不像最初认为的那样有希望。尽管很容易在帕特森投影图中找到重原子的位置,但它们在分子中的位置很特别,正好处于单位晶胞的一个面上。这表示无法通过重原子对反射图样的影响来赋相位值,以确定所有碳原子的位置。因此芭芭拉·劳也不得不回到试错结构上去,使用各种不同的传统金属丝模型。柴郡传来的消息说,有关钠盐的工作进展顺利——邦恩找到了一个看起来至少与部分数据吻合的结构。1944年8月他在信中写道:
我确实认为有机会通过试错法解决结构问题(或许是至少)……我对钠盐又做了几次试验,同时使用蝇眼图样和布拉格及利普森表格推测……有可能对最初的几个001和邻近反射图样的强度得到正确的值,这意味着现在的结构式在长轴方向上与真正的结构式有某些相似之处,尽管边上可能更加不可靠。
由于这封含义清楚的信件,劳也被告知专注于长型模型。这对她而言是一段令人灰心的时间。
我努力寻找一种长型的分子,能够把它的朝向调整到分别与观测到的强弱反射相符合。我被搞乱了。笔记里一个又一个模型,但它们全都不中用……我对其中四个反射图样无能为力,不管我把模型调向哪个方向都没办法对上……
劳强烈地感到要将工作继续下去的责任重担。多萝西当时有许多其它的任务,经常不在实验室。对每一种她测试的模型,劳要计算傅立叶级数,评估它与真实结构的相似程度。这是整个工作中最冗长乏味的部分。
我们做傅立叶分析的全部工具,就是比弗斯-利普森纸条和一个砰砰作响的电子计算器,所以需要很长时间。使用纸条的方法,如果你想放一点不同的东西进去,就得回到第一格,没有任何更巧妙的做法。因此当时努力把拉长的模型与现有的傅立叶级数对比时,对不同的模型要做几十个傅立叶级数。
幸运的是,实验室里还有其他人能帮劳算一些傅立叶级数。格哈特·施米特(Gerhard Schmidt)于1943年来这里与多萝西一起研究一种称为短杆菌肽S的类似蛋白质的小(分子)抗菌素。加拿大轰炸机驾驶员、皇家空军中尉汉弗莱·瓦特(Humphrey Watts)在休假时间与泰尼·鲍威尔待在一起(他在一场最后的战斗中牺牲)。但他们还是没有什么进展。劳害怕多萝西认为她在解决这个问题上想象力不够丰富,特别是当她到北方去访问邦恩、看看他在做什么的时候。
我记得,当她去看邦恩的时候——尽管她不说——但很明显,她觉得我有什么东西做错了,如果她来的话一切就会明朗。
1944年秋天在各方面都令人沮丧。这一年,多萝西意外地再度怀孕。但前两次怀孕使她健康而精力旺盛。这一次她生病了。8月在格尔斯顿期间,她出了几次血,9月份回去工作则使情况更糟糕。
我今天感觉不好——今天早上感到很恶心,想着要停下工作到克莱布(米尔)去。现在看来我成了芭芭拉的一个负担,她把本来可以用来做用工作的时间花在照顾我上面……我想我要离开这里休息三四天……感觉非常倦怠。
9月中旬待在克莱布米尔时,她流产了。她在自传中写道“这是一件伤心事”,这对当时她的感觉来说无疑太轻描淡写了。她住院期间,托马斯回来陪了她几天。后来她写了一封信,从中可以看到,她在刻意地打消他对她精神状态的担心。
我与麦克马林斯(McMullins,伊明顿的医生)愉快地谈了一次,问了他一些问题——他说我要等3到4个月再考虑要另一个孩子。不管他对这件事发生的原因有什么看法(他没有看法),他说绝大多数生养众多的母亲都流产过一两次。
总之我现在感觉好些了,你陪我这么久真是让我高兴——不然我会情绪非常低落、痛苦。你真好。
现在我起来了,穿上衣服、收拾好行装。虽然仍感觉有一点站立不稳,但并不困难。能再见到孩子们真是令人开心。
多萝西与托马斯待在一起、等待康复的期间,她从芭芭拉那里听到了另一件糟糕的事。格哈特·施米特在研究一些极度精细的烟草花叶病毒晶体,那是由罗萨姆斯特德(Rothamsted)试验站的比尔·皮里(Bill Pirie)培育的。与蛋白质晶体一样,它们也必须在母液中接受X射线照相,放在一支非常细的玻璃毛细管里。这些晶体极其之精细,以至于多萝西只成功地将其中一份转移到试管中准备照相(如果没有关节炎造成的手部变形,她处理这种小物体的灵巧程度要更加惊人)。施米特的第一张照片看上去非常不错,显示出晶体里重复单元的尺寸相当大,而且这些颗粒中的原子排列方式颇为特殊。
应亨利·戴尔爵士的邀请,施米特带着这份珍贵的晶体到皇家研究院去,用戴维·法拉第实验室的更强力的X射线管照相。在那里,给他当助手的是一位年老的技术员,人称“史密斯”,20年前就指导过贝尔纳、朗斯代尔、阿斯特伯里和他们的同事的工作。但史密斯的视力开始衰退了,他不慎将毛细管从基座上碰了下来,于是它掉在地上摔碎了。芭芭拉把这件令人惋惜的事告诉了多萝西。
凯瑟琳·朗斯代尔听到尖叫声便冲进来,在一片碎玻璃上找到晶体,放进另一根毛细管……她急于自己把它重新安置好。我提出,格哈特或许可以把它带回来,等着你重新安置……我感到非常难过。本来一切都很顺利,这看上去是一个对这种晶体做点什么的绝好机会。
多萝西还帮不上忙。根据罗萨姆斯特德的某人的建议,朗斯代尔试图通过添加溶液来挽救这份晶体,结果彻底失去了它:它溶解了。(直到1970年代,才有一组瑞典化学家成功地培育出了类似的晶体供研究。)在青霉素研究显然已陷入僵局的情况下,这真是一个残酷的打击。
接下来的一年在一种要乐观得多的气氛中开始了。一方面,很显然战争已经快要结束。另外就是邦恩认为,他用自己最好的模型给出的相位值,用蝇眼法对苄基青霉素钠生成电子密度投影图,得到了足以令人满意的结果。多萝西看到时,她“立刻非常担心”。苯环大致不错,但只是第一眼就能看出,分子的其它部分与她所知道的铷盐结果大不相同,其中必然有一种是错误的。多萝西以一种典型的简单风格解决了这个冲突。她在同等比例上绘出钠盐和铷盐结构的投影图,将它们叠在一起并旋转,直到找到一个许多峰值重合的位置。她得出结论说,这些位置就代表着分子。它们所体现的分子,与她原先想的一样,是半圆形或“卷曲”的,而不是长形的。
她大为激动,顺手抓住了刚巧路过的第一个人,哈利·卡莱尔。
多萝西让我从两张图中找出分子来——我找不出——于是,她以一种差不多是孩子气的快乐向我指出,两张图几乎所代表的是模型分子的同一投影画面。
在4年后发表的自己的青霉素研究报告中,多萝西描述了这一新发现带来的冲击。
当在实际投影图中确立了这一形式时,电子密度峰与一些已经通过化学方法知道其存在的原子的对应关系就变得很明显,因此,这些原子与晶体结构的关系也很清楚,非常漂亮地令人信服。
此后事情进展就很快了。芭芭拉得到允许,尝试研究卷曲模型,多萝西建议邦恩也这么做。邦恩不得不接受,因为尽管他的电子密度投影图多多少少是正确的,他基于自己的模型所做的解释却是错的。两个研究小组现在都有了足够多的原子位置信息来计算傅立叶级数,从而得知剩下的原子的位置。直到1945年2月初,他们还认为噻唑唑酮结构将会被证实。2月1日,多萝西在青霉素委员会的一次会议上展示了她的结果,解释说,这已经接受于最后的答案。她试探地提出,尽管她们的模型是基于唑酮结构,但β内酰胺构造也是有可能的。第二天,邦恩写信把自己的进展告诉她:
我们以卷曲分子构造为基础探究各种可能性,发现了一套配位方式,它得出的强度结果比我们以前得出的更好……这与你在上封信中的结论一致,我很有兴趣听到这类构造看来与铷盐的其它投影结果吻合……
产生这样有希望的强度的结构,看上去更像β内酰胺构造。键合和配位方式看上去非常合理……
如我在上封信中所说,我们并未完全为你基于电子密度等高线图而提出的卷曲构造所说服。但鉴于我们对钠盐结构研究所取得的新进展,再考虑到分子和金属原子的键合,我们的看法现在大有转变,与你一样强烈倾向于卷曲构造。
一到两天后,多萝西绘出了电子密度图,其中分子中央部分的原子大大向β内酰胺靠拢。邦恩每星期两到三封的来信中,清楚地体现出了接近目标的兴奋:
2月6日
两项研究处于非常相似的阶段,真是太了不起了。现在的迹象都指向同一方向,这一点非常重要。你在信中所说的与我的简直相同……
你最新的电子密度图倾向于β内酰胺,使我很感兴趣,这与我们对钠盐的结果一样……事情处于令人兴奋的阶段。看来,青霉素精确的化学结构将由X射线分析来确定,而且离成功为时不远,这一点是没有什么疑问了。
2月12日
寄上我们最新的电子密度图的摹本。更多的原子正独立显现出来,而且,尽管分子中央部分的细节仍有疑问,我想我们确定所有原子位置已经不会太久了……
附言——我们简直是在同时写信、提出同样的设想,真是太不可思议了!这已经是第三次了……你最新的原子位置所作的修改与我们的完全一样……
我完全同意,关于青霉素结构的最终报告应合作进行。这项研究一直是紧密合作的,而且是研究两种不同的盐的价值最惊人的例证。我想说,我对你一直将最新进展告知我们的做法十分感激——事实上,我们对于有机会参与这项重要工作非常高兴,现在它显然已经接近成功。
为了证实结果,多萝西认为,计算三维电子密度——而不是像她们迄今所作的二维投影那样——更好。对于手工来说,这将是一项极为巨大的计算任务,但她已经知道还有别的办法——一种早期的计算机,称为霍尔瑞斯(Hollerith)打卡机。她最早是在1937年从J·M·罗伯逊那里听说这种计算机以及它们可能在X射线晶体学中发挥的作用。
此外,最近与科姆利(Comrie)博士、比弗斯先生,利普森,伍斯特和我自己进行了一些讨论,科姆利博士在为航海天文年历做一些运算工作。科姆利博士急于在霍尔瑞斯计算机上尝试傅立叶合成,以便为研究人员提供某种服务。设想是对应比弗斯-利普森纸条做许多打孔卡,机器对它们整理并相加。但这一设想仍处于初级阶段。
在1944年在牛津举行的X射线分析团体会议上,多萝西见到了莱斯利·科姆利(Leslie Comrie),当时他已经在伦敦建起了自己的科学计算服务部门。他提到,有可能用霍尔瑞斯计算机进行三维傅立叶合成。年底时,她与供应部及医学研究理事会商谈,申请使用这项服务的许可(和资助)。在戴尔的帮助下,两项申请都被批准了。下一年,芭芭拉·劳到科学计算服务部门去,与乔治·海伊(George Hey)写第一个程序。计算程序包括卡片组、由科姆利的伦敦办公室的女助手们打孔,每组卡片代表一个比弗斯-利普森纸条。劳和海伊检查卡片,将它们带到西兰斯特(Cirencester)去,在那里有一台美国造的霍尔瑞斯计算机,主要用于追踪船舶货物情况。青霉素程序在夜晚运行,如果没有这项任务,计算机在夜晚是闲置不用的。
机器(在操作员的操作下)运行的第一个晚上,海伊在卡片组上面潦草地写着“青霉素傅立叶级数”之类的话——结果算出来的是全是垃圾。于是我们瞧着这堆垃圾,说“啊,这题目让它们不高兴啦”。于是我们虚拟了一条船,对傅立叶级数做了一些加工,使之看上去像一条船运载的货物。然后给它起了个新题目,于是一切顺利。
一旦三维傅立叶级数计算完毕,劳就设计了一种新的演示模型。但模型尚未完成,她便离开牛津去了加州理工学院做研究员。因此多萝西把妹妹伊丽莎白找来帮助,让她在一系列透明胶片上绘制电子密度等高线图,它们可以叠起来显示整个结构。再没有其它模型如此成功地显示了可被解释成大大小小的原子的电子密度差异。她在1947年4月的X射线分析团体会议上,以此作为公开青霉素研究的第一个契机。
与科学计算部门一同工作的经验,对多萝西产生了两个影响。首先,它使她认识到了机器运算能够何等惊人地加快晶体学运算的速度,使解决更大的分子结构成为可能。其次,这使她产生了需要立刻接触计算机技术和知识的想法。海伊、科姆利及其助手伊丽莎白·吉图斯(Elizabeth Gittus)非常有能力。但对于西兰斯特的计算机的机时费用问题出现了一些混乱——多萝西以为它应该基本上是免费的,而海伊那无法限制的协助最终却累积成了一张数额超出她从医学研究理事会得到的1000英镑资助的两倍的帐单。1947年1月,牛津大学发放一份关于大学是否需要计算机实验室的试验问卷时,多萝西作出了最为热情(也最有见识)的回答。结果,这年晚些时候,她被邀请担任一个委员会的主席,研究(关于计算机技术的应用)将来可能的情况。
尽管在短时间内只有青霉素合成委员会的成员正式知道青霉素结构,但新闻很快就泄漏出去了。最先多萝西表示祝贺的是比尔·阿斯特伯里,他的女儿莫林(Maureen)正在萨默维尔学习化学,不时告诉他多萝西的实验室的气氛。作为ICI的顾问,他也在青霉素方面做了一些工作。
我并无确凿证据表明你已把问题完全解决,但我感到你应该完成了,我希望成为第一个向你道贺的人,想告诉你,当听说你已经实现目标时,我感到多么振奋。这实在太了不起了,而且我的快乐颇有一部分是因为你使这项成就在故国完成!用莫林在另一封信中的话说,这个胜利属于(a)晶体学;(b)女性;(c)牛津;(d)萨默维尔——我不知道她的原话中顺序是否如此,但不管怎样,题目就是这些。
出于谨慎,多萝西直到1945年5月才确定,她可以明确宣布已经找到了青霉素的结构、并最终确定它是β内酰胺构造了。她用金属丝和软木塞做了一个小模型,在欧洲胜利日那天,在庆祝的人群涌上街头时,她把这个模型拿给钱恩和亚伯拉罕看。他们当然非常高兴。当她说到打算把消息告诉鲁宾逊时,钱恩说“你最好带上一支枪。”鲁宾逊果然拒绝相信他的理论是错的。他抓住了一个可能性,即X射线可能改变了分子结构。多萝西正好带了一包被强烈辐射处理过的青霉素晶体给诺曼·希特利,让他检测其抗菌活性。它们的活性一如往常。后来,当人们开始研究青霉素的生物化学性质时,发现在破坏细菌细胞壁的完整性时,β内酰胺结构对于它起作用的方式非常关键。
许多年后,多萝西记下了她在鲁宾逊去世前几个月与他的一次谈话。她发现他仍然抓住那个可能性不放,即至少在霉菌合成青霉素的过程中,发生了从一种结构转变为另一种结构的某些变化。她将他拒绝放弃一个珍爱的想法的行为与多萝西·林奇拒绝放弃环链模型对比,区别在于鲁宾逊在其它领域做出了如此杰出的成就,这个错误的执念便被原谅了。
约翰·柯恩福斯没有去种蘑菇,也没有去打槌球。他后来获得了诺贝尔奖,成为壳牌公司(英国)的研究主管,并受封骑士。
贝尔纳尽管在战时负有政府科学顾问的责任,却仍紧密跟踪多萝西的实验室的进展。芭芭拉·劳非常期待他来访,因为即使隔了好几个月,他也能准确地记住他上次打电话来时她的工作进行到了何种程度。多萝西曾对社会学家希拉里·罗斯(Hilary Rose)讲过一件轶事,是他在听说她解决了青霉素结构的反应。
我记得自己坐在皇家学会的台阶上……与贝尔纳说话,告诉他说我解决了青霉素的结构。他说“你会为此得诺贝尔奖的”。我说“我更愿意成为皇家学会会员”。于是他说“这比较难些。”这正是他们当时看待会员选举的观点。
在青霉素化学家委员会和青霉素合成委员会的科学家的封闭群体之外,有关多萝西的成就的消息起初仅是口口相传的。战争期间的成果发表受到限制,表面原因是为了国家安全。但战争结束后,便可显然看出,工业秘密才是主要考虑,特别在美国方面是如此。1945年秋,皇家学会举行了一次纪念伦琴发现X射线五十周年的展览。蛋白质和其它大分子的X射线照片将是展览中的重要部分,多萝西希望能够展出自己在青霉素方面的成果。但她必须取得青霉素合成委员会的许可——而他们拒绝了。凯瑟琳·朗斯代尔写信给贝尔纳,把整件事告诉了他:
青霉素委员会决定,只有1944年7月以前完成的工作可以公开。因此,他们不许多萝西在伦琴纪念会上谈青霉素。她生气的程度已经达到了她温柔天性所允许的极限。
她相信——我可以肯定——继续保密只会妨碍进步,而且这是出于商业利益。她曾让我跟亨利(戴尔)爵士谈这件事,我会谈的,但我想你也应该知道,不仅是因为它影响到我们的项目,也因为这是使我们感到痛惜的事情中一个特别糟糕的例证。……现在对青霉素保密不存在什么好理由,你不是这样认为吗?
附:亨利爵士对此大为恼火,他会跟爱德华·梅兰比爵士谈这件事。但麻烦看来确乎来自委员会的美国一方。
1945年12月,罗伯特·鲁宾逊爵士在《自然》上发表了对战争期间青霉素研究的一篇总结文章,这使多萝西更加难过。这篇文章声称只涵盖了1944年7月以前的成果,实际上却提到了一些更近期的研究,然而不承认晶体学家已经证实了β内酰胺结构。查尔斯·邦恩也同样生气。
与你一样,我也对《自然》谈到青霉素X射线研究的方式感到困扰。有关陈述在不止一个方面存在错误和误导。因此我很高兴你向罗伯特·鲁宾逊爵士提到了此事……对我们而言,这项研究保密这么久,多少是件倒霉的事。如果可以自由发表,鲁宾逊自己会坚持唑酮结构,而我们推翻这一结构、确立β内酰胺结构的研究工作可以白纸黑字清楚地向每个人展示。
我们当然不应该抱怨太多,因为有关工作毕竟主要是化学的——化学结构式的大部分内容是以一般方法确定的,我们只是做了将最后几个原子联接起来的收尾工作。然而,最后几个联接的问题的确给化学家们造成了困扰,不同的降解反应产生的化学证据模棱两可,这造成的僵局实在不能再僵了。我们在澄清事实方面的作用必须要说清楚。此外,这是X射线方法第一次对一种复杂结构式的细节提出了修正,这一点也要说明……我想,应该说,我们所解决的这个问题的复杂程度超过了任何以前被解决的有机结构的复杂程度……
鲁宾逊仍然对β内酰胺结构很恼火——以至于他经常说一些实际上强调了X射线研究所起作用的话。因此在关心青霉素研究的人中,X射线的贡献已经被充分认识到了。同样的因素也许在面对更广范围公众的文章中也会起作用——我不知道。但《自然》的文章不是一个好的开始。
多萝西自己关于青霉素研究的报告在1949年才发表,当时终于出现了一册巨著《青霉素的化学》。此书由纽约内科与外科医师学院的汉斯·克拉克(Hans Clarke)编辑,普林斯顿大学出版社出版,费时数年才编纂完成。多萝西的章节是与芭芭拉·劳、查尔斯·邦恩和安妮·特纳-琼斯合著的,与科学文章的通常体例不同,这一章节采用了一种更为叙事体的方法。多萝西以清晰的笔调记录了他们的努力中的成功与失败,即使对此一无所知的人,大部分内容都是易读的。她以典型的谦虚风格总结说:
在对青霉素进行X射线晶体学研究的整个过程中,我们对所研究的化合物的化学性质的无知程度,比一般X射线分析中要大得多。在试验的各个阶段,我们尽力从化学方面作出了各种可能的推断,有一些推断被证实了,有一些则没有。在将来的这类X射线测量应用中,我们的成功与失败都有一定重要意义……
目前的分析所达到的精确度,事实上比开始研究时预期的要好得多。看来,在实验条件得到改善的情况下,将来非常可能达到更高的精度。
短期内,多萝西的工作并未给青霉素批量生产、得以在D-Day登陆期间治疗盟军士兵做出什么贡献。β内酰胺环很难合成,仅在过去几年里,科学家才开始理解青霉菌是怎样合成它的。大规模生产的方法仍然是在巨大的发酵池里培养霉菌,从培养液中提取青霉素。但在战后的年月里,多萝西的工作使制药公司得以研究出许多种半合成的青霉素,从而能够改造药物使之适应不同的特殊需要,使我们有了今天的抗菌素军火库。这在科学上也是一个重大成就,因为——正如碘化胆固醇那样——这是当时使用X射线晶体学方法分析的最复杂的分子。
多萝西在国际晶体学界的地位由于她对青霉素的研究得到了巩固,但她在牛津的地位并非如此。享受化学系及其它各系同事的尊敬是一回事,要那些把持着大学职位任命的错综复杂的董事会和委员会认识到她的价值则完全是另一回事。尽管她从1939年就给化学专业讲课,但不管是在化学还是矿物学方面都没有大学职位,不能正式参与有关牛津的晶体学的未来的决策。
在战争的大多数时间里,这是一个严重的问题。1938年11月,矿物学和晶体学韦恩弗利特(Waynflete)教授H·L·鲍曼宣布,他希望在次年夏天退休。这个好心的、爱拉小提琴的晶体光学专家,无意中主持了其实验室中研究重点的一次重大转变。传统矿物学正在没落,多萝西和鲍威尔的X射线研究更接近化学而非地质学。当大学理事会询问物理科学委员会,在填补鲍曼的空缺之前是否有什么“特殊考虑”时,委员会建议取消这一职位,设立一个化学晶体学高级讲师的职位作为替代,这一职位可以依附于无机和物理化学实验室(在西里尔·欣谢尔伍德领导下),地质系则接管矿物学的教学工作。(英国体制中大学教授颇为稀少,牛津、剑桥等历史悠久的学校尤其如此。教授并非取得一定成就便可获得的学术头衔,更是有把握研究方向、调度资金和人员等权力在手的实际职位,有似我国之学术带头人,因此在牛津一个专业往往只有一名教授。取消某个教授职位,可能意味着此专业被撤消。——译注)
再加上一个矿物学高级讲师来照管博物馆的矿物标本,这计划多多少少被大学接受了,尽管既将离职的教授和他的继任者亨利·迈尔斯爵士对他们的系被解散而提出抗议。但计划的实施被战争所耽搁。鲍曼被劝说再留任两年,大学的管理机构“七日理事会”另外接受了一些外部建议。他们寻求建议的对象包括劳伦斯·布拉格和J·D·贝尔纳。1940年春,多萝西给贝尔纳写信,谈她对局面的看法。
我很高兴你在这个委员会里商讨牛津晶体学的将来。我希望能够知道更多的东西,但只知道被告知的事情而已。
我相信,开始是去年的一个讨论鲍曼辞职的委员会。麦卡勒姆(MaCallum,新学院物理学院士)在委员会里,我在阿克兰(Acland)的时候,他很好心地与丹尼斯一道来与我谈话。他们建议,晶体学的教授职位应当取消,代之以两个高级讲师职位;矿物学归地质系,晶体学属物理化学系。一些人支持J·M·罗伯逊出任晶体学高级讲师。出现了两个障碍——一个来自晶体学的旧矿物学一边,以迈尔斯为代表,强烈反对教授职位被取消。另一个相当不正式(我是听汤米·泰勒说的)的障碍来自罗伯逊自己,我未经证实的猜想,有关人员显然找过他,但是他对仅仅一个高级讲师职位并不热衷。
你知道,我关心的主要是总体上如何创造更好的工作条件。我很中意罗伯逊上任的设想——我仍然认为这是最好的。但我不知道,即使席位保留,究竟是否有机会。除此之外,我认为把系分开是一种比较好的设想,我预期这对鲍威尔来说比较难堪,有这么多计划来设立一个新讲师职位,而他可能自然而然地落到这个职位上。
我只希望如果物理化学系接收我们,他们能够做些合适的事情,考虑我们是否可能不会在其它地方得到更好的办公地点了——例如,如果把我们安置在新的物理化学楼里会很便利(或者可能加建一幢侧楼!)
这么多讨论我都没能参与,这使我感到很困难,真令人沮丧。这是我自己的错。我疑心。人应该过一种更友好的生活,使人们相互更加了解。但我就是不知道自己该怎么办,这是实情。
罗伯逊既没有接受高级讲师职位,也没有努力争取更好的条件,使这一领域再度空缺。贝尔纳没能出席咨询委员会的会议,也没有做出正式的推荐。W·L·布拉格得了感冒,不过送来了一封信:
一个强有力的研究科系……可以在其它理科系的研究中起到非常有价值的作用。你们牛津在这方面拥有惊人的例证,如在蛋白质和复杂有机分子方面的重要研究。
在牛津,唯一在研究这些物质的是多萝西和她的学生们。尽管她看上去认为鲍威尔是高级讲师职位的当然之选,但毫无疑问,她自己的名字已开始因此而与讲师职位联系起来。
事情进展很缓慢。由于战争的缘故,大学决定暂缓设置两个高级讲师职位,同时任命R·C·斯皮勒作为两名示教讲师中地位较高的一位,其间负责这些事情。多萝西发现这比鲍曼时期大有进步,如同她愉快地向托马斯所说的:
有一种趁着斯皮勒还在而趁热打铁的气氛——因为无论如何,他都不像会要长期担任整个系的实际负责人。几乎不论我们要他买什么他都愿意买,所以我们就没完没了地提要求!
直到1944年初,大学才决定有所行动。2月底,包括劳伦斯·布拉格、欣谢尔伍德、生物化学教授鲁道夫·彼得斯(Ruduoph Peters)和副校长(vice chancellor,字面上是“副校长”,但是实际掌管学校事务。英国制度里的大学校长chancellor是一种不管具体行政事务的荣誉职位,多由皇室成员、社会名流担任,职责是出席重大礼仪场合、颁发学位证书——译注)在内的化学晶体学高级讲师选举人开了一个会,决定不公开招聘这个职位。第二天,布拉格不期而至地到多萝西的实验室看她——她因为不舒服而待在家里。显然她并没有把他的来访与牛津的高级讲师职位联系起来,但想到他有可能邀请她加入他在剑桥的系。
布拉格今天早上来了,真令人兴奋。显然VC(校长)给你母亲打电话,问我状况如何,她说我躺在床上休息,但她确信如果有可能的话我愿意见到布拉格。我……一如往常地疑惑自己的言行是否合适。我们几乎完全是在谈青霉素研究——我给他看照片,如此这般。但他的确问了一些有关这里的系、员工等的重要问题。并说“你快要有一个新实验室了,不是吗?”……尽管老实说这在我听来并不像是他考虑要我去剑桥,但我仍然为他愿意来感到受宠若惊。
一星期后,选举委员会再次开会,通过了一个候选人名单,他们将向这些人提议,让他们考虑。大学的文件中保留了一张纸,包括两个手写的名单,一个较长,一个较短。两个名单的开头都是霍奇金夫人。短名单(入围名单)上其他的名字包括鲍威尔,W·H·泰勒(W.H.Taylor,彻斯特大学的一位物理学家),比弗斯,邦恩和考克斯(伯明翰大学的戈登·考克斯)。选择的过程看上去是官样文章。短名单上的每位候选人都被要求在3月31日接受一次10分钟的面试(正好占满下午6点至7点之间的时间),当时他们应该都会参加牛津的X射线分析团体年会。没有人被要求写申请或提供参考材料。
多萝西得知自己在候选名单中时真的很惊讶。她很高兴,但不知道自己是否能得到任命。随着战争局势朝着有利于盟军的方向发展,她和托马斯再一次开始讨论他们未来的选择。
我昨天本想多花些时间与你严肃地讨论计划——但不知怎的没有太多时间,或者我也认为我们都太累了。
我现在的感觉是,照目前的情况,我应该成为高级讲师的候选人。但我如果得不到它,也不应该太失望或有其他情绪……如果我得不到牛津的职位,我将认真考虑实施我们长久以来想的事情——把家搬到你所在的地方去,来与你共度更长的周末。
我还想,如果你从政、进入国会可能不错——我只是不知道牛津是否一个很合适的席位。……无论如何我并不认为这个高级讲师职位是一个重要的事业。
不管她对高级讲师职位的感觉如何,多萝西对牛津的晶体学课题决不消极。1940年她感觉自己置身局外,到1944年时,她在青霉素领域的知名度已经使她处在积极活动的位置上了。她参与撰写了一份备忘录,敦促大学为这一研究课题提供新的实验室空间,从而与它新的管理方式协调。
我今晚感觉很高兴。主要是关于晶体学“新”系的备忘录——我忘了是不是跟你说过了。我们所不了解的大学机构给大学提供的白皮书遗漏了这些内容,因此我们决定必须起草一份新的。(我的)想法是由斯皮勒、鲍威尔和我共同提交一份。我决定去跟鲁宾逊谈这件事——与其他人的意见相反,不过我们谈得很愉快。起初他完全同意我关于新的晶体学实验室应该设在何处的意见,例如在他自己的新实验室旁边建一幢附属设施,面朝中央的PCL(物理化学实验室)。他还说(是否真话我就不知道了)他已经为我们预定下了这块地方!他还说他希望他们能够任命最显而易见的那个人为高级讲师,我——慢慢地而且很吃惊地——猜想出,他指的是我。我更多地将这当作一种恭维,而不是认真看待,并提出了其他人选。不管怎样我还是很高兴就是了。
鲁宾逊并不是唯一认为多萝西适合这一职位的人。由于她从未抱怨过自己的处境,连她在其它大学的最亲密的同事也不了解她在牛津的地位之低。阿诺德·比弗斯在收到申请这个高级讲师职位的邀请时,颇为困惑地写信问她:“到底是你打算放弃这个职位呢,还是这个职位允许多人同时任职?”
有关选举委员会的考虑,并没有记录保留下来,多萝西的信件也没有提到她的面试如何。与五个候选人(泰勒拒绝了邀请,因为他们实际上需要的是一位化学家,而且他自己挣的比他们开出的薪水要多)之后,他们决定任命鲍威尔担当这个年薪750英镑的职位。为什么?很容易看到,相比起外部的候选人,牛津更青睐于自己的人,而且不愿意把一个初级研究人员置于她的上级之上。人们可以很轻易地假设性别歧视在其中起了作用——但或许有些太轻易了,因为就在那一年,艾达·曼恩(Ida Mann)(女性。——译注)被选为眼科学教授。鲍威尔当然有着令人尊敬的研究成绩,但现在的晶体学家大多认为,多萝西至少与他一样有声望,她在复杂分子分析方面开创了新天地。但她自己对机会的看法可能更实际一些——并不只是因为她的性别,而是她缺少行政管理经验。考克斯或比弗斯都没有这样的障碍,因为他们都在有声望的大学管理着自己的实验室。此后不久,比弗斯就被提升为爱丁堡大学的教授,考克斯则从伯明翰转到利兹,获得教授职位。
两天后,多萝西收到了一份短柬,通知她选举人们的决定。比弗斯来信表示同情,不过他补充说道:“我对自己没有得到任命感到松了一口气,因为我在这里(爱丁堡)的待遇相当好。”
多萝西在牛津可没有“待遇相当好”。除了她那地窖般的实验室的困窘条件,战争结束时她还“负债累累”,没能使支出与她菲薄的院士薪水相抵。托马斯的收入也大抵同样微薄,而且大多数用在维持自己的开销上了。作为战争时期的特殊做法,萨默维尔还决定,所有院外教学的资金都将纳入学院基金,而不是支付给教师本人,这使情况更加糟糕。多萝西渐渐明白,在她努力仅以学院院士薪水维持生活——并支持一个家庭的同时,她的许多男性同事都同时有大学的职位,实际上使收入翻倍。(仍然重要的是,不应该草率地得出性别歧视的结论。在此前十年,威廉·休姆-罗塞利(William Hume-Rothery)为牛津的现代治金学研究打下了重要基础,却要靠外来资金维持生活,并依赖许多愿意提供实验室空间的教授的友好关系做研究。在1937年当选为皇家学会会员之前,他既没有学院院士资格,也没有大学的职位。他与多萝西的一个共同特征是,两人都从事新领域的研究,都没有在大学的体系里拥有正式的地位。)
多萝西未能得到高级讲师职位,便决定向她那正在改组中的系的负责人欣谢尔伍德提出要求,让他帮助找一个更为初级的大学职位。他立刻开始行动,授权鲍威尔去找物理科学委员会,问他们是否可以任命多萝西为大学示教讲师,以“协助化学晶体学实验室里的工作”。鲍威尔便在1944年6月9日提交一份备忘录,指出在和平时期“比在战争时期更需要实践课程和授课”;并说作为高级讲师,其管理职责将使他能用于教学的时间很少;最后,霍奇金夫人从事教学及指导高年级学生已有一段时间。
科系秘书——大学负责学术事务的高级管理人员——回复欣谢尔伍德说,这“显然并非紧急事务”,“必须等到希拉里学期(下一年春天)大学正常考虑示讲教师事宜的时候”。然后他要求一份关于霍奇金夫人的资格报告,以及她是否接受全职工作。这封信显示他对霍奇金夫人曾经离高级讲师职位多么一无所知。欣谢尔伍德在恰当的时间再次推荐她,于是,1945年5月,即他首次提出建议之后差不多一年,她正式得到了化学晶体学大学示讲教师的职位。她将牛津大学保持在有机分子结构研究最前沿差不多十年之后,终于成了大学的一名正式员工。她兴奋地写信给托马斯说:“我得到了大学示讲教师职务,这意味着每年多出350镑!这样似乎不太好,但你可以买一辆漂亮的新车了,我们也可以给房子添置点东西。”(多萝西为人谦逊俭朴,可能有某种以奢华为罪过的观念,因此会觉得买新车这样的事“不太好”,有负疚感。——译注)
同时,多萝西对化学晶体学的场地能够被纳入欣谢尔伍德的单位,从而有所改善的希望化为乌有了。在他新的物理化学实验室里没有她工作的地方。早在1940年 4月,教务主任道格拉斯·维尔(Douglas Veale)就写信给欣谢尔伍德保证“一直以来的设想是,晶体学研究将保留在目前的地方”。鲁宾逊对多萝西的含糊承诺——他已在戴森·佩兰斯实验室旁边为她“预订”了一个新实验室——也没有兑现。多萝西、鲍威尔和同事们在博物馆里那狭窄、不合适的地方又待了十二年才得以搬出去。
多萝西还有一个理由庆祝和平的到来。托马斯成功地申请到了牛津校外研究代表团的秘书职位——实际上是牛津初创的成人教育中心的负责人。自世纪初开始,校外研究代表团就为牛津及英国其它地区的工人们开设夜校和夏季学校。托马斯在战争的大部分时间里就职的工人教育协会,也是牛津的著名思想家们发起成立的,包括他的外祖父A·L·史密斯(A.L.Smith),A·D·林赛(A.D.Lindsay)和R·H·托尼(R.H.Tawney)。多萝西认为,一家人终于团聚了。唯一的阴云是,贝尔纳又在谈论建立一个研究所的事情——但既然托马斯终于来到了牛津,即使是这也不能吸引多萝西离开。
阿哲昨晚打电话来,带来了更多关于他的研究所的消息。他说(亨利)蒂泽德(Tizard)爵士刚刚告诉他,这可以由纳菲尔德资助(机密,机密)。我提醒他有关你的工作,说我可能无法全职参与。电话结束后,我踱着步,对成立这么一个研究团体而我无法参与其中感到很嫉妒。于是想到一个聪明的主意,如果你真的得到这个职位,我要与纳菲尔德的理事们——例如JV(珍妮特·韦恩(Janet Vaughan),刚刚当选萨默维尔的院长)——密谋把整个项目搬到牛津来!当然我们还得看事情到底如何发展。因为阿哲可能要来四处审查一番。
与前一次计划一样,这个研究所终于未能建成。贝尔纳在伯克贝克他的系里一直待到退休。托马斯于1945年夏天搬回牛津。战争期间,多萝西的外祖母去世了,她自己的家得以搬到不列德摩尔路20号底层的更宽敞公寓里。多萝西立刻去看她的朋友弗洛拉·菲尔波特,这位生化学家正在研究钱恩的一些霉菌,并且正为住在一幢挤满了疏散人员的大房子里而困扰。与托马斯一样,弗洛拉的丈夫约翰也只有周末回家。
(多萝西)对我极好。我生第二个孩子时住院,她来看我,问“你愿不愿意搬到顶层的公寓?”那是1943年,我们不知道接下来会发生什么……能够搬进一套有中央供暖的公寓、有大花园和其他孩子,我实在太高兴了。
弗洛拉的孩子简(Jane)和安德鲁(Andrew)比路克和莉兹小一点,但他们还是结成了伙伴。
路克是那种头一天自学代数,第二天自学天文学的孩子,对我那个笨拙的女儿而言实在并不是一个好的玩伴。但他们还是找到了相处的办法。莉兹是个爱玩洋娃娃的普通孩子,安德鲁是个喜欢动物的温良小男孩,他们相处得十分融洽,在花园里的一间小棚屋一起玩。……我与霍奇金家的交道主要是关于孩子的,鼓励自行车俱乐部(的活动),在花园里各处走、把玩具放好,霍奇金一家人不太善于把东西放好。或者到霍奇金家里去取忘在那里而他们没有注意的海军蓝雨衣——我注意到雨衣不见了,他们却没注意到多出来了……一切都很友善。我发现路克在花园里哭,因为我的女儿简玩了一次小小的跳高,她跳得比他高。于是我告诉他,他的妈妈能做各种各样我做不了的事情,人们就是这样。
多萝西自己的家庭人员现在包括乔伊斯(Joyce),她取代奥尔加成为孩子们的保姆;伊迪丝(Edith),一位伦敦来的疏散人员、中年女子,负责煮饭和收拾屋子。托马斯的父母仍然提供了很多帮助,邻居菲尔波特也助益良多。
昨天发生的事情很好玩。天气很冷,我当时在学院里,路克4点15分下公共汽车,要有人去接他。因此乔伊斯把莉兹带到楼上菲尔波特家去了。乔伊斯回来时她已经在喝茶——于是就待在那里,显然很快乐,一直待到快5点半。我记得路克从来没有这样过。
路克于1942年开始上学,每天与保姆一起乘公共汽车去幼儿园,同其他孩子一起回来,这所幼儿园在城市北部,服务于卡特斯洛韦(Cutterslowe)地方当局拥有的地产。这个地区在牛津的历史上有着特别的糟糕名声,因为1943年该地区旁边一个私营开发区的居民建起了一道2米多高的墙,将他们与该地区的房客隔开,关闭了正在建设的街道。学生和左翼人士试图拆毁这堵墙,与警察发生了冲突。牛津市政务会最终于1959年决议将卡特斯洛韦墙推倒。多萝西和托马斯起初的意图是,路克应该与工人们的孩子一同受教育。但尽管路克对那里的回忆很愉快(除了被取了个“路克·波希金(Luke Poshkin)”的绰号之外),这所学校并未给让他学到什么。他三岁时就能流利地读书,喜欢数字,对事物真相有着不可抑制的渴望。来他家访问的客人——即使在学术上有最为杰出的成就——经常为他的早慧感到惊奇。
与阿哲的午饭很有趣——路克不时地发表一些相当有水平的看法,使阿哲大感兴趣……阿哲突然似笑非笑地说:“天哪,他会查索引”。路克闷闷不乐,几乎要哭出来,但我把事情遮掩过去了,解释说路克会查索引就算没有几年,也已经有好几个月了。但这让我感觉到,我们没有对这些了不起的事情留下准确的记录,是多么的糟糕。
她在北牛津的朋友和亲戚所表示的微弱反对,加上她自己的观察,使多萝西对学校的选择产生了疑虑。路克七岁时,她和托马斯决定,转到书香门第所青睐的学校更好。他们放弃了社会主义者的原则,把他送到德拉贡(Dragon)学校去,这是一所离家非常近的私立学校,为男孩子(再加上他们的一些姐妹)作好进入声望卓著的公学的准备。托马斯自己就上过这所学校。此后他们没有再进行过卡特斯洛韦式的实验。莉兹到达合适年龄时,就进了家附近的一所私立幼儿园。
1946年5月,多萝西生下了第三个孩子托比(Toby),一个有着偏白的金色头发的乖巧孩子。莉兹时常缠着母亲再生一个孩子,但多萝西可能只想补偿她曾经失去的那一个,并庆祝和平的到来、家庭的团聚。这是一段快乐的时光。一年后多萝西当选为皇家学会会员。最早的两位女性会员,凯瑟琳·朗斯代尔和剑桥的生化学家马乔里·史蒂芬森于1945年当选,尽管允许女性成为会员的规定早在1922年就确立了。多萝西的学术成就,再加上晶体学正变得越来越重要,使她很快在她们之后成为了会员,当时她还处在相当年轻的36岁。即使如此,她作为候选人的证明书,最近通过了50年解禁期限而公布出来,表明她曾不得不等上一年。
证明书上的时间是1945年12月13日。多萝西由贝尔纳提名,其次是伊恩·海尔布伦。其他提名者包括比尔·阿斯特伯里、J·M·罗伯逊、霍华德·弗洛里、佛朗茨·西蒙(牛津的低温物理学家)、劳伦斯·布拉格、威廉·休姆-罗塞利和凯瑟琳·朗斯代尔。引文——可以看出是贝尔纳的笔迹——集中于她在固醇、蛋白质和病毒方面的研究,拐弯抹角地谈到了青霉素——当时有关研究还未曾发表,是一项官方机密:
在战争期间,她证明有可能仅用X射线方法推导出化学组成未知的有机物质的完整结构。她对这一领域的贡献使她处于X射线晶体分析的前沿。
但皇家学会理事会决定不提名她参加1946年的选举(提名几乎是当选的前奏)。那一年,剑桥的植物学家艾格尼斯·阿伯(Agnes Arber)成为第三位女性会员,牛津的青霉素化学家威尔逊·贝克也当选了。
一旦填妥证明书并在皇家学会备案,用学会的话说,它此后将被“搁置”。多萝西的名字在1947年再度出现,这一次她得到提名并与与数学家玛丽·卡特赖特(Mary Cartwright)一道如期当选,。她私下对托马斯承认,她对所获的关注感到很满意:
由于选举的方式,我度过了快乐的一周。理事会首先作出提名,那是在上星期四,然后将提议的名单送给所有会员,他们要在3月20日认可提名。结果首先由当选者在理事会里的一位朋友通知——比如星期一,然后整个星期特别是昨天和今天,牛津所有是会员的朋友都打电话来祝贺。西蒙非常可爱,他第一个来道贺,在星期四早上9点30分冲进来,结果因为我已从阿斯特伯里的信中得知此消息而大失所望。然后亨利打来电话,然后是勒·格罗斯·克拉克(Le Gros Clark)、鲍恩(Bowen)、汉什(Hinsh)写信来,HR(休姆-罗塞利)亲自跑过来——这真是好极了。我觉得我一直有点傻呵呵的。
很快,其他领域来的贺信也涌来,强调了她的成就的重要意义。
这是一项理所当然的荣誉。特别对我们这些X射线领域的同行而言,看到我们最辉煌的明星之一与朗斯代尔夫人一起成为最早一批女性会员而名垂史册,欣喜之情无过于此。(劳伦斯·布拉格爵士)
请允许我为你的当选表达我个人的欣喜。这是我们历史中的一个里程碑,因为在你之前当选的女性会员多少更加年长——我们弥补了一些错过的机会。作为一位牛津的化学家我感到同样骄傲。(罗伯特·鲁宾逊爵士)
我一直听说,一旦藩篱打破,你将是最先进入其中者之一——现在你确实是了。我非常高兴。(雅奎塔·霍克(Jacquetta Hawkes),考古学家)
我认为,你能够把照顾家庭与科学研究结合起来,是一件十分了不起的事情,更不用说还在大学里教书。晚上我得洗盘子的时候就会发牢骚。(艾伦·霍奇金,托马斯的表兄弟,后获诺贝尔生理学奖)
我希望你的腿哆嗦得不要像我那样厉害。(凯瑟琳·朗斯代尔)
如果一位皇家学会的女会员可以有三个孩子,任何人都能做成任何事。(贾斯廷·沃丁顿)


第一章 “这是个有点吵闹的童年” 第二章 你不明白吗,我得知道! 第三章 “我在剑桥的年月充满了新发现”
第四章 “如果全都不对,那就再对也没有了”
第五章 “在寻找蛋白质的真相时,没有人是无关紧要的”
《为世界而生——霍奇金传》介绍
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