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赵玉芬启开生命的“混沌之门”

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鸡与蛋,孰先孰后?生命本源,出自何处?这一千古不解之谜,曾让无数科学家空耗毕生心血。人们只知道,在“鸡”与“蛋”之前,横着一扇混沌的大门;那里面,便是“鸡”与“蛋”的原始生命,藏着所有生命的根。但一直以来,却没有一个人能够走进那扇门,去破译物种——生命的奥秘!

台湾彰化,散发着泥土芳香的乡间小路上,一个小姑娘背着书包向我们走来。将来的某一天,她会高高地站在生命科学金字塔的尖顶,她会让整个世界都为之震惊——

预言

上帝说:“我们要按照我们的形象,按照我们的模样造人,让他们统治海里的鱼,空中的鸟,地上的牲畜,以及整个大地和大地上的一切爬虫。”(《旧约全书·创世纪》)于是,在创造了万物之后,上帝根据自己的形象造了男人;又用男人身上的肋骨制造出女人。

按照宗教的解释,生命和人类便是如此诞生的。

1859年,英国神学学士达尔文发表了他的《物种起源》,对人和生命物种的变易、遗传及生存竞争,进行了开创性的论述,其“适者生存”的中心学说奠定了生物进化机制的基础。“神造万物”的经典受到毁灭性打击。

从那以后,一代代科学家都将目光转向了“生命起源”这一领域。应当说他们的研究是卓有成效的,由此还诞生了生命科学史上最著名的两大派别,即蛋白派与核酸派。前者认为,组成生命的最基本和最主要的物质是蛋白,先有蛋白后有核酸。蛋白是生命之源。而后者的论断恰恰相反:先有核酸后有蛋白,核酸创造了生命。这两派之争,断断续续,绵延近百年。而他们争论的实质,东、西方哲人以一句极形象的比喻早就作了概括:世界上究竟是先有鸡还是先有蛋?

哲人的比喻颇有些无奈的意味;而科学家的疑虑则要明确得多。美国知名学者、生物化学家玛古丽斯曾忧心忡忡地说过:在生命起源的化学进化中,从无生命分子到核酸、蛋白这些有生命大分子之间,究竟存在着什么环节呢?这其间的混沌状态究竟何年何月才能得到澄清呢?

确实,非止玛古丽斯一人,有多少从事生命化学研究的专家、学者,皓首穷经,终其一生,也未能走进那扇混沌之门,未能真正解开生命起源的奥秘。他们临终前的悲慨与无奈,曾让多少后来者陷入深深的迷惘中。

因此,便有预言家预言:这项世界科学史上的顶级难题,还将继续困扰科学家们至少两个世纪!

师恩难报

当初,走在家乡散发着泥土芳香的田塍上时,那个叫做赵玉芬的女孩心情一点儿都不轻松。那时,她不可能想到,在本世纪最后一个十年里,她将成为世界科学界最令人注目的人物;地球生命科学史,将由她来写上最有份量的一笔。对于科学家们而言,这不帝是一个新纪元的开始——但那个时候,她心心念念,只是希望父亲的病能尽快好起来,母亲肩上的担子能轻一些。除了完成课业,她还希望自己能多些时间帮帮母亲,绣花,收麻,晒稻谷。

在台湾,初中的物理和化学是连在一起的,统称理化课。赵玉芬的理化老师叫孔祥真,是孔圣一脉的七十二代传人。就是这位年轻的女教师,引领赵玉芬跨进了化学的天地。老师在课堂上做的化学实验演示,使赵玉芬一下子心醉神迷了。“分子的世界是多么神奇呀!”13岁女孩这声发自内心的赞叹,犹如阿拉丁的神灯,从此照亮了她以后的人生道路。

高中时,化学有了较为严密的体系。教无机化学的张昭鼎老师对赵玉芬产生了极大的影响。这位曾留学德国的青年学子,以清新、活泼的教风,强化了赵玉芬对于化学的兴趣。高中毕业后,赵玉芬能考入新竹清华大学化学系,张昭鼎功不可没。

1992年,两岸清华学人互访。其时任职于新竹清华的张昭鼎率队赴京,在清华园里,张昭鼎见到了30年前的学生、当时已是清华大名鼎鼎的教授和中科院最年轻院士的赵玉芬。师生相见,那一份铭心刻骨的激动,赵玉芬至今难忘。数年后,即1996年6月,应新竹清华大学校长沈石汕先生邀请,赵玉芬回到台湾的母校讲学。她见到了初中时的孔祥真老师;而4年前与她相晤过的张昭鼎老师已经不在了。音容宛在,而斯人已逝;在张老师的遗像前,赵玉芬热泪长流,难以自制——此是后话!

在彰化女子中学读到高二的时候,发生过一件事,差点断送了赵玉芬的前程:那年,父亲病故,家里的生活更加拮据。亲友中有人提议,要将赵玉芬送到天主教堂,原因是读中学的修女可以免除学费和生活费。因为母亲的反对,赵玉芬才得以读完高中,并以第一志愿考入新竹清华大学化学系。她是彰化女中考入新竹清华第一人。

留学美国

公元1971年,赵玉芬大学毕业,旋即考取了留美全额奖学金。在纽约州立大学石溪分校入学测考时,总分第一,可以直接读博士,赵玉芬便选择诺米尔兹教授作导师。虽然她已经听人说起过,这位磷化学的鼻祖之一,是个极为严厉的老头。而老头子在看了赵玉芬的成绩册之后,立刻就决定收下这个女弟子。在诺米尔兹足可组成一个微型联合国的学生中,赵玉芬是唯一的中国人。后来有人问赵玉芬:“你怕那个老头子吗?”赵玉芬笑,很开心的样子:“干嘛怕!他夸我还来不及呢!”

如外人所说,诺米尔兹老头的严厉的确让人生畏。赵玉芬刚到他的实验室不久,就亲眼看见一位美国的博士后被老头子一顿训斥,耷拉着脑袋离开了实验室。以后,赵玉芬就没有见过那位博士后“师兄”。一打听,才知导师已经把“师兄”给辞了。

可令所有人惊讶不已的是,严厉的导师对他的女弟子却是青眼有加。与他训人时的恣肆相同,他夸奖赵玉芬

时,从不吝惜溢美之辞。

诺米尔兹让赵玉芬以一个文献为蓝本做溴化镁的实验。按照规矩,她只需完成文献上的结果就可以交差了。但她活跃的思维方式和女性可贵的敏锐与直觉,使她很快发现了文献上只字未提、世界上也从未报道过的五种新的化学结构,她立即用X光衍射方法将其精确的绝对结构定下来,写成一篇高质量的论文,发表在美国的《化学会志》上……类似的事情常有。她做的实验也总是超出导师的预期结果。

诺米尔兹是五配位磷化学的创始人。徒从师道。赵玉芬的博士论文也是关于五配位磷的。她在论文里解释的是生命化学里ATP(即能量货币,因为生物体内部的转化都要依赖ATP)最重要的分子在变化过程中的过渡态。赵玉芬严谨的论述和大量的实验结果,在导师的文本里和已有的文献记载中,是找不到任何出处的,新鲜而独特。故后,立刻在磷化学界引起震动。美国出版的《五配位磷化学》一书,将其引在前言上,指出论文对磷化学的发展“贡献极大”。诺米尔兹后来在课堂上总是如此告诫他的博士和博士后们:“要跟踪,要监测;当某一个化学反应没有出现预测的结果时,不要轻易认为这是失败;要钻进去,搞清楚这究竟是什么。这个没有依照你旧的思维方式测出的结果很有可能就是一个创新——你们中间的赵,就是这么去做的。她走到你们所有人的前面。”老头儿说到最后时,眼里满是笑意,为自己当初的慧眼识人而陶醉不已。