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輝煌瞬間:解密人工合成胰島素(上)
熊衛民 
  2005年11月24日11:16 【字號 】【留言】【論壇】【打印】【關閉
  1966年12月24日,《人民日報》頭版頭條報道《我國在世界上第一次人工合成結晶胰島素》。這項成果一直是中國科學界的驕傲,它像“兩彈一星”一樣,証明了中國人在一窮二白的基礎上,仍可在尖端科研領域與西方發達國家一決高下,甚至做出世界一流的成果。許多人認為,這一次中國人與諾貝爾獎距離最近,簡直可以用“擦肩而過”來形容。對於未能獲獎的原因,有各種各樣的猜測。彈指之間,40個年頭過去了。回眸當初,一些鮮為人知的故事漸漸浮出水面,一些以訛傳訛的“事實”也開始得到澄清。

  周恩來說:5年是不是太長了

  課題的提出應當歸因於“大躍進”運動。那是一個充滿豪言壯語的時代,不但工農業要“放衛星”,科學技術也要“抱大西瓜”。形勢要求科學家提出宏大的目標,不這樣做就是政治上落后。

  為了避免遭到批判,中國科學院有機化學所表示要研究活性染料,生理所提出要搞生物上天,實驗生物所決心集中力量攻克腫瘤,而藥物所則喊出了“讓高血壓低頭、腫瘤讓路、血吸虫斷子絕孫”的響亮口號。

  在各兄弟單位競相放出了多個“科學衛星”之后,籌備了半年、就要於1958年8月成立的中科院(上海)生物化學研究所該提出什麼樣語驚四座的課題,成了擺在該所每一個專家面前的問題。

  在有王應睞、鄒承魯、曹天欽、沈昭文等9人參加的高級研究人員討論會上,大家爭先恐后地提出了一個個課題,這些課題最終因不夠“躍進”、氣魄不夠宏大等理由,一個個被否定。突然,不知是誰冒出了這麼一句:“合成一個蛋白質!”七嘴八舌的聲音一下子停了下來。這可是一個前所未有的國際前沿課題啊!究竟現有的科學技術是不是已經接近做到這一點?中國有沒有這個條件?由自己來做是不是有成功的可能?都不知道。在座的人誰也沒有研究過類似的問題,都沒有相關的基礎。

  但這個課題確實夠響亮,也頗具吸引力。恩格斯曾經說過:“生命是蛋白體的存在方式”,“如果某一時候化學能夠人工地制造蛋白體,那麼這蛋白體也必然會呈現出生命的現象,即使是最微弱的生命現象”。如果我們能夠完成革命導師的這一偉大設想,讓人工合成的第一個有生命活力的東西在中國誕生,那將是何等巨大的輝煌啊!

  出於政治和意識形態的考慮,他們把這顆設想中的“衛星”保留了下來。

  因為沒有把握,知道其他的“衛星”設想也都只是信口開河,誰也沒有把這個用於交差的設想看得太認真。在那次會議上,與會者只是簡單地提出要用化學方法合成一個蛋白質,至於完成的時間則被設定為20年之內。

  很快,“合成一個蛋白質”的設想被擺到了群眾討論會上,生物化學研究所的青年科技工作者一下就被它吸引住了。他們更加“敢想敢干”,在“一天等於二十年”的激動人心的年代,怎麼能容忍一個題目要做20年?完成時間立即被縮減為5年。

  雖然僅僅是一個設想,但作為大躍進的“成果”,“合成一個蛋白質”仍被放到了“上海市科學技術展覽會”上參加展覽。具體做這項工作的一名老先生不是研究人員,也不大懂相關知識。要展覽合成蛋白質,他理解成了合成生命,於是夸張地畫了一個站在三角瓶裡的小娃娃。

  這幅漫畫吸引了前來參觀的周恩來總理,他驚訝地“哎喲”了一聲,和陪同的副總理李富春、上海市市長柯慶施等人在這幅畫前停了下來,詢問生化所的講解人員這項工作什麼時候能完成。講解人員回答,生化所打算用5年的時間。

  “5年是不是太長了?”周恩來將了生化所一軍。看到周恩來這個態度,李富春、柯慶施表示要鼓勵、支持這項工作。隨后,生化所“經過熱烈的討論”,趕緊把完成的時間“減為4年”。

  得到中央領導人關注之后,“合成一個蛋白質”就不再只是一個科學暢想或口號了,它很快被列入全國1959年科研計劃(草案),成為國家重點研究項目之一。

  具體合成什麼蛋白質呢?當時已經確定了一級結構的蛋白質隻有胰島素一種,沒有別的選擇。1958年12月,人工合成胰島素的課題被確定了下來。

  此后,課題完成的時間表被一再提前,“由最初的5年改為4年、3年、2年,最后大家鼓足干勁,決定把這項工作作為1959年國慶十周年的獻禮”。

  1959年年中,這項工作還獲得了國家級機密研究計劃所特有的標志,它的代號是“601”——就像人造地球衛星研究的代號是“581”,意為“1958年的第一項重點任務”一樣,“601”的意思是“1960年第一項重點研究項目”。

  保密使鄒承魯、張友尚等人沒能及時發表成果

  1959年1月,胰島素人工合成工作正式啟動。

  中科院(上海)生化所建立了以黨員科學家曹天欽為組長的5人小組來領導這項工作。為了達到符合“大躍進”要求的速度,他們建立了5個研究小組分別探路。其中,因探索有效而一直延續下來的有兩個:由鄒承魯負責的天然胰島素拆、合小組,由鈕經義負責的胰島素?鏈有機合成小組。

  他們知道這項工作非常難,在有機合成方面工作量巨大,而自己缺乏相關經驗,人手又不夠,於是想找別的研究有機合成的單位合作。

  他們首先聯系的是同處上海的中科院有機化學研究所,但該所代所長汪猷對此沒興趣。接著,他們又找了北京大學。經過幾輪協商,1959年4月,在有機教研室主任邢其毅教授等的領導下,北京大學化學系開始和生化所分工協作。剛剛於1958年由生化所協助建立起來的復旦大學生物系生化教研室也想參加進來,但生化所不願意,沒把它列為協作單位。

  工作一開始就困難重重,鄒承魯所領導的拆、合小組(成員有杜雨蒼、張友尚、許根俊、魯子賢等)曾經用過7種方法都沒能拆開胰島素的3個二硫鍵。最后他們終於找到一個條件,將胰島素完全拆開成了穩定的A鏈及B鏈。這是一項比較有意義的成果,但因為當時國家特別強調保密,鄒承魯等人沒有立即把它發表出來。

  二硫鍵拆開之后,A、B兩鏈能否重新組合成胰島素?從當時的認識和實踐來看,即使不是絕非可能,也是萬分困難。面對文獻所給出的結論,老師鄒承魯“顧慮”多多,學生杜雨蒼也心懷“恐懼”。但在“大躍進”形勢的激勵下,他們還是不斷地進行嘗試,歷經艱辛,多次試驗,於1959年3月19日得到了第一個肯定的結果———接合產物表現出了0.7%∼1%的生物活性!

  又經過多次失敗,克服了許多技術障礙以后,他們終於在1959年國慶獻禮前摸索出了一個更好的辦法,使天然胰島素拆開后再重合的活性穩定地恢復到原活性的5%∼10%。

  這是一個重大成果,不僅指導和解決了胰島素合成的大路線問題,還在一定意義上完成了胰島素合成的最后一步工作。為了吸取拆開工作未及時發表的教訓,生化所於1959年11月16日向中國科學院黨組上書,要求盡快發表重合成成果。然而,基於保密考慮,為了避免“帝國主義國家”的同行———那時已經知道美國和聯邦德國各有一個實驗室在進行胰島素的人工合成工作———利用我們的這一發現而首先完成胰島素的合成,中國科學院領導沒有批復“同意”。

  1960年,加拿大的兩位科學家在《自然》(Nature)雜志上發表了類似的結果。雖然他們隻恢復了1%∼2%的活力,成績遠沒有鄒承魯等人的好,但在發表時間上搶到了我國科學家的前面。

  1959年夏天,生化所把正在漕河涇農場下放勞動的張友尚召了回來,讓他分離純化重合成胰島素。通過反復試驗,1959年底,張友尚等人找到了一個合適的提純方法,得到了和天然胰島素結晶一致的重合成胰島素的結晶。

  由兩條變性的鏈可以得到有較高生物活力的重合成胰島素的結晶,這就從實踐上進一步証明:天然胰島素結構是A、B多?鏈所能形成的所有異構體中最穩定的﹔推廣一點說,也即蛋白質的空間結構信息包含在其一級結構之中。這個結果具有非常重大的理論意義。但又是基於上述保密要求,鄒承魯、張友尚等人仍然沒能及時發表此成果。1961年,美國科學家安芬森(C.B.Anfinsen)發表了一項類似的、相對而言較為簡單的工作,他后來因此而獲得了1972年的諾貝爾化學獎。

  在拆、合工作快速取得突破的同時,合成工作也取得了一定的進展。到1959年底,鈕經義所領導的B鏈合成小組(成員包括龔岳亭、陳常慶、黃惟德、葛麟俊、汪克臻、張申碚等)不但掌握了多?合成各種技術,還將B鏈的所有30個氨基酸都聯成了小?,最長的已達到了8?。而北京大學化學系的A鏈合成小組也做了氨基酸的分離、特殊試劑的合成、分析分離方法的建立等工作,另外還合成了一些2?。

  不過,這遠遠沒有達到最初計劃的進度。合成多?確實太過艱難和繁復:沒選擇好合適的溶劑、保護基、縮合劑,沒選擇好合適的?段大小,沒選擇好接頭等等,都可能使合成功虧一簣。這些方案都需要摸索。而且,一般說來,每接一個氨基酸都需要三四步反應,需要極為繁復的分離純化、分析檢定工作,不但工作量大,而且一環緊扣一環,一步不合規則,就有可能前功盡棄。

  盡管存在一些明顯的弊端:如在保密方面要求過於嚴苛,隻追求最后工作的完成,忽視了更重要的中間成就的發表,阻礙了國際同行對我國科學家所取得成就的承認,從而不可避免地挫傷了我國科學家的工作積極性。但在1959年間,兩相關單位總的工作氣氛還算是比較好的,所取得的成就也是比較重大的。

  

來源:中國青年報 (責任編輯:許秀華)
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