马克斯·德尔布吕克(1906~1981),德裔美籍生物学家,他与
美国生物学家阿尔弗雷德•德•赫希(Alfred Day Hershey)以及萨尔瓦多•爱德华•鲁利亚(Salvador Edward Luria)共同获得了1969年的
诺贝尔生理学或医学奖。德尔布吕克是研究噬菌体(bacteriophages)(攻击细菌的病毒)的先驱,因而获得这一奖项。这一研究在某种程度上以噬菌体的遗传机能为重点。德尔布吕克的研究引导其他科学家发现构成活生物体细胞内基因的DNA(
脱氧核糖核酸)的结构和重要性。
人物经历
马克斯·路德维希·德尔布吕克出生在
德国的格吕内瓦尔德(Grunewald),也就是现在
柏林的一个郊区。德尔布吕克是家中七个孩子里最小的一个。他的父亲汉斯·德尔布吕克(Hans Delbrück)是
柏林洪堡大学的
历史学教授,还在杂志《普鲁士年鉴》(Prussian Yearbooks)做了很多年的编辑和政治专栏作家。德尔布吕克的母亲提尔施·德尔布吕克(Tiersch Delbrück)是一位外科学教授的女儿和化学家巴伦·冯·李比希(Baron von Liebig)的孙女。
李比希建立了研究含碳化合物的有机化学。德尔布吕克在格吕内瓦尔德长大。格吕内瓦尔德是
柏林的一个舒适的郊区,但这里的居民也没能逃脱
第一次世界大战(1914-1918)的纷扰以及随后而来的政治混乱、
通货膨胀和贫穷。
1937年,德尔布吕克离开
纳粹德国前往
美国,先是
加利福尼亚州,然后是
田纳西州,1945年成为美国公民。1941年,他与玛丽·布鲁斯结婚,他们有四个孩子。德尔布吕克的兄弟尤斯图斯是一名律师,他的妹妹艾米·邦霍费尔与他的姐夫克劳斯·邦霍费尔和迪特里希·邦霍费尔一起积极参与反对纳粹。因参与1944年7月20日刺杀希特勒的阴谋而被人民法院判有罪,
约瑟夫·迪特里希和克劳斯于1945年被国家保安总局处决。尤斯图斯同年在苏联监禁中去世。他的儿子托比亚斯·德尔布吕克是
苏黎世大学和
苏黎世联邦理工学院神经信息学研究所的教授。托比亚斯·德尔布吕克教授也是事件相机领域的先驱之一,这种相机现在越来越多地被用于动态视觉系统。
德尔布吕克还是个小男孩的时候就开始对数学和
天文学产生了兴趣。1924年,从格吕内瓦尔德高中毕业后,德尔布吕克前往杜宾跟大学(University of Tübingen)学习天文学。后来又离开那里,去他父亲所在的
柏林洪堡大学免费学习。没有得到满足,他又继续前往
波恩大学(University of Bonn),之后又回到柏林大学,最终进入
哥廷根大学(University of Göttingen)并留了下来。
哥廷根大学那时已经成为了量子力学新领域的中心。量子力学物理学是描述
原子结构和原子粒子运动的学科。这里激发性的氛围对年轻的德尔布吕克产生了很大的影响。在这里,他遇见了出生于
匈牙利,并在后来成为
美国公民的理论物理学家尤金·保罗·魏格纳(Eugene Paul Wigner)教授和对量子力学的发展起到重要作用的
德国物理学家马克斯·波恩(Max Born)。两位物理学家后来都赢得了
诺贝尔物理学奖。德尔布吕克找出了锂
化学键的
数学证明。1930年,他获得了物理学博士的学位。
德尔布吕克继续用了三年的时间在
英国、
瑞士和
丹麦游学。他在英国的
布里斯托尔大学(University of
布里斯托尔)做了一年半的博士后。后来他又获得了一份洛克菲勒基金会提供的一份学术奖金,前往
哥本哈根大学(University of
哥本哈根),在丹麦物理学家
尼尔斯·玻尔(Niels Bohr)的指导下做了六个月的研究,紧接着又前往
苏黎世大学(University of
苏黎世)在
奥地利理论物理学家
沃尔夫冈·泡利(Wolfgang Pauli)的指导下又做了六个月的研究。波尔当时已经提出了一条有关
原子结构的理论。泡利因1925年解释原子内电子运转规则的提案获得了1945年的
诺贝尔物理学奖。
波尔指出物理中的某些属性在生物学中是相通的,这使得德尔布吕克对物理学和生物学间的关系产生了兴趣。这也对德尔布吕克的前途产生了很大的影响。
德尔布吕克于1932年回到
柏林,担任丽泽·梅特纳的助手,她正在与
奥托·哈恩合作研究中子对的辐照。德尔布吕克写了几篇论文,包括1933年关于伽玛射线在库仑场的极化对真空的散射的一篇论文。尽管在理论上是可行的,但他的结论是错误的,而
贝特在大约20年后证实了这一现象,并将其命名为“德尔布吕克散射”。1935年,德尔布吕克与尼古拉·蒂莫菲耶夫-雷索夫斯基和卡尔·齐默合作发表了一项重要工作《关于基因突变和基因结构的性质》。这被认为是对理解基因突变和基因结构性质的重大进展。这项工作是分子遗传学形成的基石,也是1943年
埃尔温·薛定谔思考的启示起点,以及最终写成《生命是什么?生命细胞的物理方面》一书。
1937年,德尔布吕克得到了第二份
洛克菲勒基金会提供的学术奖金后,移民到
美国。他使用这笔奖金在位于帕萨迪娜市的
加州理工学院研究生物学和基因学。在那里,他和遗传学家
托马斯·摩尔根(Thomas Hunt Morgan)合作研究
果蝇(Drosophila melanogaster)的基因。果蝇的寿命很短,所以不用等很久就可以研究很多代果蝇,因而经常被用在研究中。
在加州理工学院,德尔布吕克开始从事噬菌体的研究。他开始对噬菌体的基因产生了兴趣。噬菌体是一种可以影响细菌
细胞的病毒,它的名字的意思就是“吃细菌的物体”。1939年,他与埃默里·L·埃利斯合著了《噬菌体的生长》,一篇报告称这些病毒在一步中复制,而不是像细胞生物那样呈
指数增长。尽管德尔布吕克的洛克菲勒基金会奖学金于1939年到期,但基金会将他与
田纳西州的
范德堡大学匹配,他在那里从1940年到1947年教授物理学,但在生物学系设立了实验室。1941年,德尔布吕克遇到了
印第安纳大学的
萨尔瓦多·卢瑞亚,他开始访问范德堡大学。1942年,德尔布吕克和卢里亚发表了关于细菌对病毒感染的随机突变介导的抗性的论文。
华盛顿大学圣路易斯分校的阿尔弗雷德·赫舍于1943年开始访问。卢里亚-德尔布吕克实验,也称为波动测试,证明了
查尔斯·达尔文的
自然选择理论作用于随机突变,适用于细菌以及更复杂的生物。1969年
诺贝尔生理学或医学奖部分授予了这项工作的两位科学家。
第二次世界大战(1939~1945)爆发后,他决定留在美国。而在
德国,德尔布吕克家族的一些成员因为抵抗纳粹统治而遭到迫害。
1940年,德尔布吕克接受了位于
纳什维尔(Nashville)的范德比尔特大学(Vanderbilt University)物理学讲师的职位。接下来的七年里,他在范德比尔特大学里继续从事噬菌体研究。1941年,德尔布吕克和在
加州理工学院结识的玛丽·艾德琳·布鲁斯(Mary Adeline Bruce)成婚。两人育有四个孩子。1945年,德尔布吕克成为
美国公民。
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
亚历山大·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
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
脱氧核糖核酸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。
亚历山大·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。
1945年,德尔布吕克、卢里亚和赫舍在纽约长岛的科尔德斯普林哈伯实验室设立了一门噬菌体遗传学课程。这个噬菌体小组推动了分子生物学的早期发展。
德尔布吕克在
加州理工学院直至1977年退休,并被任命为学院的理事会成员。1961年到1963年间,他在西德的
科隆大学(University of
科隆)任客座教授,并帮助该大学建立了遗传学院。1977年,他从加州理工学院退休,仍然是生物学名誉教授。他对行为科学产生了兴趣,并在1960年代花了一些无果的努力研究
霉菌行为。马克斯·德尔布吕克于1981年3月9日星期一晚上在
加利福尼亚州帕萨迪纳的亨廷顿纪念医院去世,享年74岁。2006年8月26日至27日,德尔布吕克将满100岁,家人和朋友聚集在科尔德斯普林哈伯实验室回忆他的生平和工作。
获得的荣誉
一些一流大学和相对较小的大学都授予了德尔布吕克荣誉学位。他还荣获了一批权威性的科学奖,包括1964年的
美国国家科学院颁发的金伯遗传学奖(Kimber Genetics Award)。他还是国家科学院(National Academy of Sciences)、美国艺术与科学研究院(American Academy of Arts and Sciences)、皇家丹麦研究院(Royal Danish Academy)、伦敦皇家协会(Royal Society of
伦敦)和法国科学院(French Academy of Sciences)的会员。除了
诺贝尔奖外,德尔布吕克于1967年当选为皇家学会外籍成员(ForMemRS)。他于1970年当选为
embo成员。
美国物理学会授予的生物物理学奖现已更名为马克斯·德尔布吕克奖,并以他的名字命名。德尔布吕克中心,位于德国柏林的国家分子医学研究中心,也以他的名字命名。
影响和评价
德尔布吕克是从物理学转向生物学的著名人物,他以物理学为基础来研究生命现象的思想,刺激了物理学家
埃尔温·薛定谔写下了一本影响后世深远的著作《生命是什么?》(What is Life?)。这本书影响了
弗朗西斯·克里克、
詹姆斯·杜威·沃森和
莫里斯·威尔金斯等人对
脱氧核糖核酸的研究。德尔布吕克帮助激发了物理科学家对生物学的兴趣。他对基因易感性突变的推论被物理学家埃尔温·薛定谔在他1944年的著作《生命是什么?》中所依赖,该著作推测基因是一种“非周期
晶体”,存储着密码脚本,并影响了晶体学家
罗莎琳德·富兰克林以及生物学家弗朗西斯·克里克和詹姆斯·D·沃森在1953年确定
细胞DNA分子结构为双螺旋的工作。尽管德尔布吕克持有一些反还原主义观点;他推测最终会揭示出一种类似于物理学的
波粒二象性的关于生命的
悖论。然而,他的观点在发现
脱氧核糖核酸的双螺旋结构后被驳斥。
外部链接
参考资料
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