德尔布吕克

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德尔布吕克

德尔布吕克（M·Delbrück）（1906-1981）是信息学派的先驱者之一。1924年考入蒂宾根大学攻读天文学。1926年他转学到哥廷根大学，开始把兴趣中心转移到了量子论上，随后便提出了量子论的最终形式。他弥补了他大学阶段错过的物理学习，在马克斯.玻恩的指导下获得了博士学位。德尔布吕克曾经是丹麦著名物理学家、诺贝尔奖获得者玻尔（N·Bohr）的研究生。1932年，玻尔在哥本哈根举行的国际光疗会议上发表了《光和生命》的著名演讲，应用物理学的概念来解释生命现象。在当时，人们很难理解玻尔这些科学思想的意义，一些听讲的生物学家甚至不知所云。然而，玻尔以一种天才的直觉能力，借助于量子力学的范例，预感到在生物学中将有某些新的发现。这无疑给人们一种深刻的启示，并向当时的物理学家和生物学家提出了挑战。 德尔布吕克受到这个著名演讲的启发，使他“对于广阔的生物学领域将揭示的前景充满了热忱，并准备迎接挑战”，转而研究生物学，“选择了一条把遗传学与物理学结合在一起的道路。”1935年，德尔布吕克与前苏联遗传学家梯莫菲也夫-雷索夫斯基（Timofeeff-Ressovsky）和物理学家齐默尔（K·G·Zimmer）合作，应用物理学概念研究果蝇的X射线诱变现象，建立了一个突变的量子模型。他们三人共同署名的论文题为《关于基因突变和基因结构的性质》，刊登在德国哥廷根的科学协会通讯上，这篇论文代表了德尔布吕克的早期生物学思想，可以认为是量子遗传学的最早端倪。1937年，德尔布吕克带着洛氏基金的资助，前往美国加州理工学院——当时世界的遗传学中心。在加州理工学院，德尔布吕克与摩尔根及其弟子们过从甚密。他犹豫不决地接受了基因作为“分子”的看法，但同时坚持，这种“分子”决不是处于随机碰撞和化学平衡中的分子，细胞中的化学反应是高度专一的，各个反应彼此常常保持独立。尤其重要的是，基因仅以一个或两个副本存在，它不可能是满足一般化学平衡所需的大量分子，而且基因代代相传，在结构上异常稳定，抵御着不确定性的降解。这一切对于物理和化学来说是反常的。在德尔布吕克这些独创性的想法中，看不到玻尔互补原理或统计决定论思想的痕迹；相反，却看到了生命的确定性和因果性。

德尔布吕克想采用最简单的生物来探讨“基因的化学本质是什么”的问题。然而，摩尔根研究的果蝇使他感到一筹莫展，果蝇过于复杂而不适应于物理学家惯有的简单性思维。1938年，一种寄生于大肠杆菌（生活在人体或动物大肠中的一种细菌）中的小小病毒——噬菌体，闯入了德尔布吕克的生活。德尔布吕克与噬菌体可谓“一见钟情”，噬菌体碰上了德尔布吕克经过长期物理学方法论训练的有准备的头脑。噬菌体在分子生物学中的地位，犹如氢原子在玻尔量子力学模型中的地位，氢原子只有一个核外电子和一个核内质子。用噬菌体作生物学研究材料有着极大的优越性：它易于繁殖，在半小时内，就能依赖一个细菌细胞繁殖出数百个子代噬菌体；在培养基中，因为它们分解细菌而出现透明的噬菌斑，因而易于计数；噬菌体只含有蛋白质外壳和核酸内含物两种生物大分子，结构异常简单——氢原子结构与噬菌体结构惊人的可比性以及在玻尔和德尔布吕克师徒两人开创性成就中的作用之类似，难道仅仅是历史的巧合吗？噬菌体的特性符合德尔吕布克的想法：“在每一个有机体中，所发现的许多高度复杂和特殊的分子，其起源有一个极大的简单性”。德尔布吕克与另一位生物学


家爱利斯一道发展了研究噬菌体的方法以及分析实验结果的数学方法，但这里并没有开创性的发现，开创性的发现期待着另一位英雄的到来。

1969年，因在遗传学上取得的研究成果，马克斯.德尔布吕克和阿尔弗雷德.赫尔希和萨尔瓦多.卢利亚共享了诺贝尔奖。１９７７年，他从加州理工学院退休。贾德森在１９７２年遇到他时，这样形容他：“活泼、有礼、平易近人、敏感、明了事理、厌恶虚伪。”

他于１９８１年３月１０日逝世。

1940年左右，德尔布吕克在费城举行的美国科学促进会（American Association for the Advancement of Science）的会议上结识了萨尔瓦多•鲁利亚 （Salvador Luria）。鲁利亚当时正在纽约哥伦比亚大学（Columbia University）内外科医学院从事噬菌体的研究。德尔布吕克拜访了鲁利亚的实验室，然后两人计划了一系列实验。两人通过信件和不定期的会

面来分享研究成果。



病毒是一种微小的生物体，是造成疾病的主要原因。20世纪40年代早期，科学家们对病毒的性质还知之甚少。德尔布吕克、鲁利亚和密苏里州圣路易斯市华盛顿大学（Washington

University）医学院的赫希（Hershey）都研究了噬菌体。 大部分的噬菌体的结构都很复杂，它们有一个球形的头部，里面含有核酸，还有一个蛋白质构成的空心的尾部，这使得噬菌体可以穿过细菌坚韧的细胞壁。当噬菌体进入细菌时，尾部

会首先穿过细胞壁，然后头部的核酸通过尾部注入到细胞里。 因为病毒无法用普通的显微镜观察到，鲁利亚、德尔布吕克和赫希就使用新发明的电子显微镜来收集噬菌体的图像。1943年，鲁利亚使用经过德尔布吕克完善后的技术发现了病毒会变异（mutate），也就是一代代的改变它们的特征。1946年，经过独立的研究，德尔布吕克和赫希发现, 如果不止一个菌株的噬菌体感染了同一个细菌细胞的话，那么不同菌株的噬菌体会相互交换遗传物质（基因）。这种被他们称为遗传重组（genetic recombination） 现

象，是病毒内DNA重组的第一个实验证据。 经过十年的独立研究和合作研究，三人证实带有一层蛋白质外壳的噬菌体颗粒主要是由DNA构成的。1952年，赫希证实噬菌体侵入一个细胞的时候，DNA就会脱去它的蛋白质外壳，取代宿主的遗传机制，强迫它产生新的病毒而不是新的细胞。凭借这一病毒复制的发现，三位生物学家揭开了所有生命的基本生命进程。这也为无数有关复杂生物体复制和传递遗传特征

的发现打开了大门。 鲁利亚、德尔布吕克、赫希和其他科学家们共同为噬菌体研究起草了指导方针。他们鼓励其他该领域的研究者集中研究感染某种结肠细菌的七种噬菌体。这样，不同实验室得出的实验

结果就可以拿来比较。 1947年，加州理工学院任命德尔布吕克为生物学教授。1949年，美国国家科学院（National Academy of Sciences）推选他为会员。德尔布吕克、鲁利亚和赫希凭借他们关于病毒复制

机制和基因结构的研究共同获得了1969年的诺贝尔生物学-医学奖。

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