馬克斯·德爾布呂克(1906~1981),德裔美籍生物學(xué)家,他與美國生物學(xué)家阿爾弗雷德?德?赫希(Alfred Day Hershey)以及薩爾瓦多?愛德華?魯利亞(Salvador Edward Luria)共同獲得了1969年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。德爾布呂克是研究噬菌體(bacteriophages)(攻擊細(xì)菌的病毒)的先驅(qū),因而獲得這一獎項。這一研究在某種程度上以噬菌體的遺傳機能為重點。德爾布呂克的研究引導(dǎo)其他科學(xué)家發(fā)現(xiàn)構(gòu)成活生物體細(xì)胞內(nèi)基因的DNA(脫氧核糖核酸)的結(jié)構(gòu)和重要性。
人物經(jīng)歷
馬克斯·路德維希·德爾布呂克出生在德國的格呂內(nèi)瓦爾德(Grunewald),也就是現(xiàn)在柏林的一個郊區(qū)。德爾布呂克是家中七個孩子里最小的一個。他的父親漢斯·德爾布呂克(Hans Delbrück)是柏林洪堡大學(xué)的歷史學(xué)教授,還在雜志《普魯士年鑒》(Prussian Yearbooks)做了很多年的編輯和政治專欄作家。德爾布呂克的母親提爾施·德爾布呂克(Tiersch Delbrück)是一位外科學(xué)教授的女兒和化學(xué)家巴倫·馮·李比希(Baron von Liebig)的孫女。李比希建立了研究含碳化合物的有機化學(xué)。德爾布呂克在格呂內(nèi)瓦爾德長大。格呂內(nèi)瓦爾德是柏林的一個舒適的郊區(qū),但這里的居民也沒能逃脫第一次世界大戰(zhàn)(1914-1918)的紛擾以及隨后而來的政治混亂、通貨膨脹和貧窮。
1937年,德爾布呂克離開納粹德國前往美國,先是加利福尼亞州,然后是田納西州,1945年成為美國公民。1941年,他與瑪麗·布魯斯結(jié)婚,他們有四個孩子。德爾布呂克的兄弟尤斯圖斯是一名律師,他的妹妹艾米·邦霍費爾與他的姐夫克勞斯·邦霍費爾和迪特里希·邦霍費爾一起積極參與反對納粹。因參與1944年7月20日刺殺希特勒的陰謀而被人民法院判有罪,約瑟夫·迪特里希和克勞斯于1945年被國家保安總局處決。尤斯圖斯同年在蘇聯(lián)監(jiān)禁中去世。他的兒子托比亞斯·德爾布呂克是蘇黎世大學(xué)和蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院神經(jīng)信息學(xué)研究所的教授。托比亞斯·德爾布呂克教授也是事件相機領(lǐng)域的先驅(qū)之一,這種相機現(xiàn)在越來越多地被用于動態(tài)視覺系統(tǒng)。
德爾布呂克還是個小男孩的時候就開始對數(shù)學(xué)和天文學(xué)產(chǎn)生了興趣。1924年,從格呂內(nèi)瓦爾德高中畢業(yè)后,德爾布呂克前往杜賓跟大學(xué)(University of Tübingen)學(xué)習(xí)天文學(xué)。后來又離開那里,去他父親所在的柏林洪堡大學(xué)免費學(xué)習(xí)。沒有得到滿足,他又繼續(xù)前往波恩大學(xué)(University of Bonn),之后又回到柏林大學(xué),最終進入哥廷根大學(xué)(University of G?ttingen)并留了下來。
哥廷根大學(xué)那時已經(jīng)成為了量子力學(xué)新領(lǐng)域的中心。量子力學(xué)物理學(xué)是描述原子結(jié)構(gòu)和原子粒子運動的學(xué)科。這里激發(fā)性的氛圍對年輕的德爾布呂克產(chǎn)生了很大的影響。在這里,他遇見了出生于匈牙利,并在后來成為美國公民的理論物理學(xué)家尤金·保羅·魏格納(Eugene Paul Wigner)教授和對量子力學(xué)的發(fā)展起到重要作用的德國物理學(xué)家馬克斯·波恩(Max Born)。兩位物理學(xué)家后來都贏得了諾貝爾物理學(xué)獎。德爾布呂克找出了鋰化學(xué)鍵的數(shù)學(xué)證明。1930年,他獲得了物理學(xué)博士的學(xué)位。
德爾布呂克繼續(xù)用了三年的時間在英國、瑞士和丹麥游學(xué)。他在英國的布里斯托爾大學(xué)(University of 布里斯托爾)做了一年半的博士后。后來他又獲得了一份洛克菲勒基金會提供的一份學(xué)術(shù)獎金,前往哥本哈根大學(xué)(University of 哥本哈根),在丹麥物理學(xué)家尼爾斯·玻爾(Niels Bohr)的指導(dǎo)下做了六個月的研究,緊接著又前往蘇黎世大學(xué)(University of 蘇黎世)在奧地利理論物理學(xué)家沃爾夫?qū)づ堇?/a>(Wolfgang Pauli)的指導(dǎo)下又做了六個月的研究。波爾當(dāng)時已經(jīng)提出了一條有關(guān)原子結(jié)構(gòu)的理論。泡利因1925年解釋原子內(nèi)電子運轉(zhuǎn)規(guī)則的提案獲得了1945年的諾貝爾物理學(xué)獎。
波爾指出物理中的某些屬性在生物學(xué)中是相通的,這使得德爾布呂克對物理學(xué)和生物學(xué)間的關(guān)系產(chǎn)生了興趣。這也對德爾布呂克的前途產(chǎn)生了很大的影響。
德爾布呂克于1932年回到柏林,擔(dān)任麗澤·梅特納的助手,她正在與奧托·哈恩合作研究中子對的輻照。德爾布呂克寫了幾篇論文,包括1933年關(guān)于伽瑪射線在庫侖場的極化對真空的散射的一篇論文。盡管在理論上是可行的,但他的結(jié)論是錯誤的,而貝特在大約20年后證實了這一現(xiàn)象,并將其命名為“德爾布呂克散射”。1935年,德爾布呂克與尼古拉·蒂莫菲耶夫-雷索夫斯基和卡爾·齊默合作發(fā)表了一項重要工作《關(guān)于基因突變和基因結(jié)構(gòu)的性質(zhì)》。這被認(rèn)為是對理解基因突變和基因結(jié)構(gòu)性質(zhì)的重大進展。這項工作是分子遺傳學(xué)形成的基石,也是1943年埃爾溫·薛定諤思考的啟示起點,以及最終寫成《生命是什么?生命細(xì)胞的物理方面》一書。
1937年,德爾布呂克得到了第二份洛克菲勒基金會提供的學(xué)術(shù)獎金后,移民到美國。他使用這筆獎金在位于帕薩迪娜市的加州理工學(xué)院研究生物學(xué)和基因?qū)W。在那里,他和遺傳學(xué)家托馬斯·摩爾根(Thomas Hunt Morgan)合作研究果蠅(Drosophila melanogaster)的基因。果蠅的壽命很短,所以不用等很久就可以研究很多代果蠅,因而經(jīng)常被用在研究中。
在加州理工學(xué)院,德爾布呂克開始從事噬菌體的研究。他開始對噬菌體的基因產(chǎn)生了興趣。噬菌體是一種可以影響細(xì)菌細(xì)胞的病毒,它的名字的意思就是“吃細(xì)菌的物體”。1939年,他與埃默里·L·埃利斯合著了《噬菌體的生長》,一篇報告稱這些病毒在一步中復(fù)制,而不是像細(xì)胞生物那樣呈指數(shù)增長。盡管德爾布呂克的洛克菲勒基金會獎學(xué)金于1939年到期,但基金會將他與田納西州的范德堡大學(xué)匹配,他在那里從1940年到1947年教授物理學(xué),但在生物學(xué)系設(shè)立了實驗室。1941年,德爾布呂克遇到了印第安納大學(xué)的薩爾瓦多·盧瑞亞,他開始訪問范德堡大學(xué)。1942年,德爾布呂克和盧里亞發(fā)表了關(guān)于細(xì)菌對病毒感染的隨機突變介導(dǎo)的抗性的論文。華盛頓大學(xué)圣路易斯分校的阿爾弗雷德·赫舍于1943年開始訪問。盧里亞-德爾布呂克實驗,也稱為波動測試,證明了查爾斯·達(dá)爾文的自然選擇理論作用于隨機突變,適用于細(xì)菌以及更復(fù)雜的生物。1969年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎部分授予了這項工作的兩位科學(xué)家。
第二次世界大戰(zhàn)(1939~1945)爆發(fā)后,他決定留在美國。而在德國,德爾布呂克家族的一些成員因為抵抗納粹統(tǒng)治而遭到迫害。
1940年,德爾布呂克接受了位于納什維爾(Nashville)的范德比爾特大學(xué)(Vanderbilt University)物理學(xué)講師的職位。接下來的七年里,他在范德比爾特大學(xué)里繼續(xù)從事噬菌體研究。1941年,德爾布呂克和在加州理工學(xué)院結(jié)識的瑪麗·艾德琳·布魯斯(Mary Adeline Bruce)成婚。兩人育有四個孩子。1945年,德爾布呂克成為美國公民。
1940年左右,德爾布呂克在費城舉行的美國科學(xué)促進會(American Association for the Advancement of Science)的會議上結(jié)識了薩爾瓦多·魯利亞(Salvador Luria)。魯利亞當(dāng)時正在紐約哥倫比亞大學(xué)(Columbia University)內(nèi)外科醫(yī)學(xué)院從事噬菌體的研究。德爾布呂克拜訪了亞歷山大·魯利亞的實驗室,然后兩人計劃了一系列實驗。兩人通過信件和不定期的會面來分享研究成果。
病毒是一種微小的生物體,是造成疾病的主要原因。20世紀(jì)40年代早期,科學(xué)家們對病毒的性質(zhì)還知之甚少。德爾布呂克、魯利亞和圣路易斯市華盛頓大學(xué)(Washington University)醫(yī)學(xué)院的赫希(Hershey)都研究了噬菌體。
大部分的噬菌體的結(jié)構(gòu)都很復(fù)雜,它們有一個球形的頭部,里面含有核酸,還有一個蛋白質(zhì)構(gòu)成的空心的尾部,這使得噬菌體可以穿過細(xì)菌堅韌的細(xì)胞壁。當(dāng)噬菌體進入細(xì)菌時,尾部會首先穿過細(xì)胞壁,然后頭部的核酸通過尾部注入到細(xì)胞里。
因為病毒無法用普通的顯微鏡觀察到,魯利亞、德爾布呂克和赫希就使用新發(fā)明的電子顯微鏡來收集噬菌體的圖像。1943年,魯利亞使用經(jīng)過德爾布呂克完善后的技術(shù)發(fā)現(xiàn)了病毒會變異(mutate),也就是一代代的改變它們的特征。1946年,經(jīng)過獨立的研究,德爾布呂克和赫希發(fā)現(xiàn), 如果不止一個菌株的噬菌體感染了同一個細(xì)菌細(xì)胞的話,那么不同菌株的噬菌體會相互交換遺傳物質(zhì)(基因)。這種被他們稱為遺傳重組(genetic recombination)現(xiàn)象,是病毒內(nèi)脫氧核糖核酸重組的第一個實驗證據(jù)。
經(jīng)過十年的獨立研究和合作研究,三人證實帶有一層蛋白質(zhì)外殼的噬菌體顆粒主要是由DNA構(gòu)成的。1952年,赫希證實噬菌體侵入一個細(xì)胞的時候,DNA就會脫去它的蛋白質(zhì)外殼,取代宿主的遺傳機制,強迫它產(chǎn)生新的病毒而不是新的細(xì)胞。憑借這一病毒復(fù)制的發(fā)現(xiàn),三位生物學(xué)家揭開了所有生命的基本生命進程。這也為無數(shù)有關(guān)復(fù)雜生物體復(fù)制和傳遞遺傳特征的發(fā)現(xiàn)打開了大門。
亞歷山大·魯利亞、德爾布呂克、赫希和其他科學(xué)家們共同為噬菌體研究起草了指導(dǎo)方針。他們鼓勵其他該領(lǐng)域的研究者集中研究感染某種結(jié)腸細(xì)菌的七種噬菌體。這樣,不同實驗室得出的實驗結(jié)果就可以拿來比較。
1945年,德爾布呂克、盧里亞和赫舍在紐約長島的科爾德斯普林哈伯實驗室設(shè)立了一門噬菌體遺傳學(xué)課程。這個噬菌體小組推動了分子生物學(xué)的早期發(fā)展。
德爾布呂克在加州理工學(xué)院直至1977年退休,并被任命為學(xué)院的理事會成員。1961年到1963年間,他在西德的科隆大學(xué)(University of 科隆)任客座教授,并幫助該大學(xué)建立了遺傳學(xué)院。1977年,他從加州理工學(xué)院退休,仍然是生物學(xué)名譽教授。他對行為科學(xué)產(chǎn)生了興趣,并在1960年代花了一些無果的努力研究霉菌行為。馬克斯·德爾布呂克于1981年3月9日星期一晚上在加利福尼亞州帕薩迪納的亨廷頓紀(jì)念醫(yī)院去世,享年74歲。2006年8月26日至27日,德爾布呂克將滿100歲,家人和朋友聚集在科爾德斯普林哈伯實驗室回憶他的生平和工作。
獲得的榮譽
一些一流大學(xué)和相對較小的大學(xué)都授予了德爾布呂克榮譽學(xué)位。他還榮獲了一批權(quán)威性的科學(xué)獎,包括1964年的美國國家科學(xué)院頒發(fā)的金伯遺傳學(xué)獎(Kimber Genetics Award)。他還是國家科學(xué)院(National Academy of Sciences)、美國藝術(shù)與科學(xué)研究院(American Academy of Arts and Sciences)、皇家丹麥研究院(Royal Danish Academy)、倫敦皇家協(xié)會(Royal Society of 倫敦)和法國科學(xué)院(French Academy of Sciences)的會員。除了諾貝爾獎外,德爾布呂克于1967年當(dāng)選為皇家學(xué)會外籍成員(ForMemRS)。他于1970年當(dāng)選為embo成員。美國物理學(xué)會授予的生物物理學(xué)獎現(xiàn)已更名為馬克斯·德爾布呂克獎,并以他的名字命名。德爾布呂克中心,位于德國柏林的國家分子醫(yī)學(xué)研究中心,也以他的名字命名。
影響和評價
德爾布呂克是從物理學(xué)轉(zhuǎn)向生物學(xué)的著名人物,他以物理學(xué)為基礎(chǔ)來研究生命現(xiàn)象的思想,刺激了物理學(xué)家埃爾溫·薛定諤寫下了一本影響后世深遠(yuǎn)的著作《生命是什么?》(What is Life?)。這本書影響了弗朗西斯·克里克、詹姆斯·杜威·沃森和莫里斯·威爾金斯等人對脫氧核糖核酸的研究。德爾布呂克幫助激發(fā)了物理科學(xué)家對生物學(xué)的興趣。他對基因易感性突變的推論被物理學(xué)家埃爾溫·薛定諤在他1944年的著作《生命是什么?》中所依賴,該著作推測基因是一種“非周期晶體”,存儲著密碼腳本,并影響了晶體學(xué)家羅莎琳德·富蘭克林以及生物學(xué)家弗朗西斯·克里克和詹姆斯·D·沃森在1953年確定細(xì)胞DNA分子結(jié)構(gòu)為雙螺旋的工作。盡管德爾布呂克持有一些反還原主義觀點;他推測最終會揭示出一種類似于物理學(xué)的波粒二象性的關(guān)于生命的悖論。然而,他的觀點在發(fā)現(xiàn)脫氧核糖核酸的雙螺旋結(jié)構(gòu)后被駁斥。
外部鏈接
參考資料 >