译者序:“科研的创新与守成——重读戴森文有感”中提到戴森见费米的故事。
《Nature》杂志曾请著名科学家写“转折点”的短文,讲对他们的科学生涯起过关键作用的事情或人物,戴森的短文写的就是他见费米的事,王鸿飞做过介绍。
《Science》主编布鲁斯•艾伯茨也写过一篇“转折点”短文,我还读过几篇其他科学家写的,觉得它们对国内的年轻人也许有所启发,所以打算选译几篇。先译艾伯茨的这篇。
转折点:一个警钟
博士研究的失败如何引导出一个成功科学生涯的战略
布鲁斯•艾伯茨
“‘失败’让我因祸得福”
对我成长为科学家有重大影响的经历之一是一件很痛苦的事。1965年春,我在哈佛大学写完了博士论文,买好了飞机票,马上要带爱人贝蒂和我们一岁的女儿一起去瑞士日内瓦开始我的博士后工作。只剩下最后一步:论文委员会批准授予我生物物理学博士学位。在人们的记忆中,没人在这最后一步失败过。但是论文委员会让我大吃一惊,他们没有通过我的答辩,指出需要做更多的实验,使我的毕业最终推迟了6个月。
这当然使我很难堪,也冲击了我的自我感觉。首先需要解决一些在哈佛再呆几个月的实际问题:我们的公寓已经租给了下一个人家,我的小家庭无处可住。更重要的是,我需要在未来几个月中回答两个对自己的未来至关重要的问题:我的博士研究错在哪里,我是不是做科学的料?
我念本科时,曾在哈佛大学Paul Doty的实验室和Jacques Fresco一起工作,做了一个被证明是很成功的课题。我的本科毕业论文很快变成发表于1960年的两篇颇为重要的文章。这次主要不是我的功劳的成功,让我产生了做科学很容易的错觉。也让我说服了Paul Doty允许我将检验自己关于染色体复制启动的理论模型作为我博士研究的中心问题。
根据我的模型,DNA复制开始的位点(现称为复制原点)应该在染色体每股DNA螺旋的末端。如果这个模型正确,DNA聚合酶应该在染色体末端两股互补的DNA链之间产生一个短暂的共价联接(DNA交联)。我开始在DNA基因组中广泛搜索靠近复制开始位点的交联。虽然没有一个试验支持我那个模型,不过我的确在检验过的所有染色体中找到了一些其它的交联。我花了几年的时间描述这些神秘的、意料之外的“自然发生的交联”,虽然40多年过去了,它们的结构和起源仍然没有搞清楚。
回过头来看,1965年我的博士论文没能通过的冲击,被证明是我成为科学家的关键一步,因为这个经历迫使我认识到支撑任何主要科学探索的战略的中心重要性。
我曾看到追逐明显试验的科学工作者的沮丧,其他实验室也在同时做这些试验,这些科学工作者们始终在竞争中。我总是这样认为,即使他们能先于竞争对手6个月发表结果,他们也不太可能做出真正独特的贡献。
我用了一个不同的战略。我的方法是预测一个具体的生物过程可能如何工作,然后花多年的时间来检验我的猜测是否正确。这个方法具有极大的风险。它的好处是我所做的实验和其他人做的都不一样。它的问题是这些试验只会产生一个“是”或“否”的答案。如果“是”,我也许给科学知识的世界宝库做点贡献;但是如果“否”,我则不会得到真正有价值的东西,只不过是排除了DNA复制如何开始的众多可能性中的一个。
我想把日内瓦的博士后工作继续集中在研究DNA如何复制上。但是该用什么战略呢?我博士研究失败的警钟所引发的几个月的分析终于有了答案。我打算寻找一个独特的实验方法,该方法将具有较高的概率来增加我们对自然世界的知识,不管其得到什么样的实验结果。
经过了大量的灵魂搜索之后,我决定从发展一个新方法着手,该方法让我能分离DNA复制所必需的蛋白质,而这些蛋白质在当时一直没有被检测到。我知道,虽然将DNA中的遗传信息读出来的RNA聚合酶的生物相关结合位点是具体的DNA序列,但RNA聚合酶与任何DNA序列都有微弱的结合。如果引起DNA复制的蛋白质对任何DNA分子具有类似的弱亲和力,我将能够用细胞粗提取物通过一个含有固定化DNA分子的柱基质将这些蛋白分离出来。
1965年底我终于拿到博士学位,来到了日内瓦。我发现通过用普通的纤维素粉(cellulose powder)来干燥DNA的水溶液,能组成一个经久耐用且有效的“DNA纤维素(DNA cellulose)”基质。大肠杆菌的去除DNA的粗提取物中有大量不同的蛋白质结合到含有这种基质的柱上。此外,这些与DNA结合的蛋白质能轻而易举地用盐水溶液洗脱提纯。用这个新的生物化学工具以及一个来自日内瓦Dick Epstein实验室的突变T4噬菌体的大文库 (a large library of mutant T4 bacteriophages),我在普林斯顿大学作助理教授一年之后发现了T4 gene 32 protein,后来这个蛋白质被证明是单股DNA结合 (single-strand DNA-binding, SSB) 蛋白质的第一个例子,是一个在所有生物体的DNA过程中起重要作用的结构蛋白质(见Nature 227, 1313-1318; 1970)。
这个在发展方法上投入时间和精力,然后把新方法用于一系列重要实验的战略在我后来25年的科学研究生涯中屡试不爽。其结果是,我的实验室几乎从来都没有感到在和其他实验室竞争,我们的成功也足以让我以及加入我实验室的许多研究生和博士后满意。回想起来有点不可思议:这一切也许归功于40多年前哈佛大学的一个很不高兴的博士论文委员会。
郝炘译
布鲁斯•艾伯茨1993至2005年任美国国家科学院院长、现任《SCIENCE》主编
他的维基百科介绍见http://en.wikipedia.org/wiki/Bruce_Alberts
原文发表于2004年10月28日《NATURE》第1041页:
http://www.nature.com/nature/journal/v431/n7012/full/4311041a.html
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