如果我們領導幹部堅持為人民服務,不脫離群眾,就算敵人用10個滲透計劃也不會得逞。——出自電視劇《滲透》
1950年,米切爾獲得康橋大學哲學博士學位,畢業後留校從事生物化學教學和基礎理論研究工作。期間,跟凱林教授接觸密切。那是與薛定諤同齡的英國生化學家, 用物理學的光譜分析手段發現了三個與細胞呼吸相關的光譜帶,命名為細胞色素a、b、c,分佈在真核細胞(動物、植物、酵母、脈孢菌)的線粒體膜和某些細菌的細胞質膜上的氧化磷酸化電子傳遞鏈中。
健客:等等,哲學博士搞生物化學,什麼情況?
雲飛:哲學博士學位(Doctor of Philosophy,縮寫Ph.D.),泛指學術研究型博士學位。這個學位並不局限于哲學學科,而是在眾多學科領域都有設置,包括但不限于自然科學、社會科學、人文藝術等。擁有哲學博士學位的人通常在大學本科及/或研究院畢業後,再進行相當年數的研修,撰寫畢業論文並通過答辯,方能獲得這一學位。這個學位是全世界公認的學歷架構中最高級的學銜之一,是學術界對某人在其研究領域內所達到的專業知識水準的認可。
在康橋大學生物化學系,米切爾埋頭教學科研,偏好填補各種空白。同期,兩個年輕人在卡文迪許實驗室幹了件大事。1953年4月25日,沃森和克裏克合作在《自然》雜誌上發表論文,題為《核酸的分子結構——DNA的一種可能結構》。
健客:DNA雙螺旋結構和卡文迪許實驗室在《細菌傳》中提到過。
雲飛:嗯,X光衍射助力DNA雙螺旋結構的發現,因為簡潔巧妙地解釋了DNA複製和遺傳資訊傳遞方式,所以很快得到廣泛接受和認可。DNA雙螺旋結構和相對論、量子力學一起被譽為20世紀最重要三大科學發現,標誌著生物學研究進入了分子層次。卡文迪許實驗室是康橋大學的物理實驗室。沃森和克裏克,一個學生物的,一個學物理的,他們都看過薛定諤的《生命是什麼》,並被書中提到的用物理學和化學方法探索生命本質的創見吸引,走上分子生物學研究道路。
1955年,米切爾進入愛丁堡大學動物學系化學和生物學研究組工作。1957年,他參加了由蘇聯科學院和國際生物化學協會聯合主辦,在莫斯科召開的國際生命起源研討會,主要議題是地球生命的起源。多位傑出科學家參會,包括美國學者米勒、英國物理學家貝納爾和中國植物生理學家殷宏章等。
健客:在《細菌傳》和《真菌傳》仲介紹過貝納爾和殷宏章。美國學者米勒是哪位?
雲飛:嗯,你一定聽説過他做的實驗。1953年,他23歲,是美國芝加哥大學的研究生,在導師指導下完成米勒實驗,模擬原始地球還原性大氣環境合成有機物,論證生命起源化學進化過程。
健客:好像在《真菌傳》中提到過1957年蘇聯成功發射了世界上第一顆人造衛星,這兩件事有什麼聯繫嗎?
雲飛:哈哈,進步了,開始著眼歷史事物之間的聯繫。在國際生命起源研討會召開後不到2個月,蘇聯成功發射了世界上第一顆人造衛星,這兩件事雖無直接聯繫,但是在美蘇關係緊張背景下,不僅限于太空競賽,還包括在科研、教育等領域競爭,由此引發美國高等教育改革。1957年,麥卡錫主義剛衰落,麥卡錫本人因急性肝炎死於貝塞斯達海軍醫院,終年48歲。卓別林、奧本海默、錢學森等都是麥卡錫主義的受害者。據説,還沒有一個現代政府像美國政府那樣被全面滲透。事實上,只要有指控,就有否認……只要有人認為政府裏有共産黨滲透,就有人認為政府捏造指控冤屈無辜。
健客:哈哈,這是大概就是國家安全和政治權力滲透。
雲飛:這個世界沒有針插不進,水潑不進,鐵板一塊那回事。在諜戰劇《滲透》中有這樣一句臺詞:如果我們領導幹部堅持為人民服務,不脫離群眾,就算敵人用10個滲透計劃也不會得逞。
健客:不説美國了,中國呢?
雲飛:1957年,年輕的新中國從整風運動切換到反右運動,並出現擴大化問題。
健客:明白,在《細菌傳》和《真菌傳》中提到過,英國呢?
雲飛:1950年1月6日,英國成為第一個承認中華人民共和國的西方大國。朝鮮戰爭的爆發,中斷了中英關係正常化的勢頭,之後英國在朝鮮問題、台灣問題和中國恢復聯合國席位問題上追隨美國,使得中英外交關係長期停留在代辦級。但英國在具體做法上不同於美國。英國人很清楚,如果盲目追隨美國認可蔣介石政府,只會得不償失。相反,儘早與新中國建立聯繫,不僅可以維持現有利益,還可以在新中國的建設中獲得更多經濟利益。除此之外,通過與新中國建立聯繫,一方面能防止自身在美蘇博弈中被邊緣化,另一方面還能儘量拉攏中國,以此牽制蘇聯,減少蘇聯對歐洲的壓力。
健客:政治太那個……不説也罷。對了,米切爾當時就很有名嗎?
雲飛:米切爾並非那場研討會的核心人物或與會代表中廣為人知的名字。當時37歲的米切爾恐怕還沒有比他小10歲,人稱“前生命化學教父”的米勒名氣大。米切爾在會議上這樣説:“我無法脫離環境來思考生命,必須認為二者是同一個連續體中結果相當的兩項,二者之間的動態聯繫由膜來維持,膜既隔開生命與環境,又讓它們緊密連接。”也許正是這段話的思想衍生出後來的化學滲透假説。
1961年米切爾在愛丁堡發表的論文,充滿生造的詞彙、類似偵探小説的邏輯和毫無證據支撐的結論。首先,他運用福爾摩斯式的邏輯,“當排除了其他所有可能的答案,那麼剩下的可能性,不管看起來多麼不可能,都是正確的答案。”。既然找不到媒介分子X,那麼答案只能是不存在。氧化和磷酸化兩類化學反應是如何接觸的呢?能量怎麼從細胞色素氧化工廠傳遞到ATP製造工廠呢?那不是分子遇上分子的化學反應,那是化學滲透(chemiosmosis)。這是米切爾生造的詞,含有兩個詞根:chem(化學)和osmosis(滲透),其實這個過程的實質既不化學,也不滲透。它的含義如下:
葡萄糖代謝産物在細胞色素酶中逐步氧化。這些蛋白綜合體微型工廠,都鑲嵌線上粒體內膜上,實質上是一些通向膜外的蛋白質孔道。它們沒有合成什麼高能的媒介分子,作用不過是像一些泵,把氫離子(H+,也就是質子)泵到膜外去了。由於這些質子泵的工作,大量質子被泵出去,又被限制線上粒體內膜和外膜之間的狹窄區域裏,於是形成質子聚集區。H+的濃度,在化學上有個簡單的量度,就是pH值,即酸性。因此內外膜之間的區域就形成了一個“質子水庫”,具有酸性和正電荷。
健客:等等,你是説逆濃度運輸嗎?這不是滲透啊!中學學過,滲透是指水分子經半透膜擴散的現象,直到半透膜兩邊水分子達到動態平衡。逆濃度運輸不會平衡吧。
雲飛:之前不是説了嘛,不是生物學所謂的滲透。其實,米切爾用的是希臘語滲透(osmos)的本意:推。也就是説是電子從高能級向低能級運動釋放的能量,把質子從線粒體內膜裏推到內膜外,就像抽水蓄能電站利用電力負荷低谷時的電能抽水至上水庫。
健客:等等,什麼是抽水蓄能電站?
雲飛:實例就在眼前。前幾天,9月23日,“國網新源江蘇句容抽水蓄能電站”首臺機組投産發電,2號機組進入分部調試階段,其餘4台機組已進入安裝階段,計劃于2025年全面投産發電。該電站位於句容市邊城鎮,由上水庫、下水庫、輸水系統、地下廠房及開關站等部分組成,安裝6台22.5萬千瓦可逆式水輪發電機組,總裝機容量135萬千瓦。該電站擁有世界最高的抽水蓄能電站大壩、世界最高的瀝青混凝土面板堆石壩和世界規模最大的庫盆填築工程,被稱為“三最”抽水蓄能電站。抽水蓄能電站運作需要上、下水庫存在一定的高度差,而江蘇地勢較低,要想在地勢平坦的區域建設抽水蓄能電站,需要平地起高樓,堆出一座上水庫。2022年9月底,句容抽水蓄能電站上水庫大壩提前5個月填築到頂,今年6月6日下閘蓄水。截至目前,該站上水庫大壩最大沉降量約為壩高的0.27%,最大絕對水準位移量為86毫米,庫盆滲流量為0.13升/秒,均符合設計標準,整體數據優良。江蘇地處長江三角洲的核心地帶,是我國經濟最發達的省份之一,最高用電負荷連續8年超過1億千瓦。同時,江蘇省內新能源發展迅速,2023年風電、太陽能新增裝機容量1454.19萬千瓦,電網急需配套建設調節電源。句容抽水蓄能電站距南京市60千米、鎮江市30千米,地處江蘇省負荷中心。電站投運後,雙向、雙倍調節能力將達270萬千瓦,可發揮調峰、調頻、調相、儲能、系統備用和黑啟動等作用,緩解地區負荷增長較快、電網供電壓力大等狀況,為江蘇電網安全穩定運作提供更加有力的支撐。不愧基建狂魔吧。馬上到國慶節了,喜迎新中國成立75週年華誕,向建設者致敬,為祖國自豪。
健客:什麼是黑啟動?
雲飛:黑啟動是指整個系統因故障停運後,系統全部停電(不排除孤立小電網仍維持運作),處於全“黑”狀態,不依賴別的網路幫助,通過系統中具有自啟動能力的發電機組啟動,帶動無自啟動能力的發電機組,逐漸擴大系統恢復範圍,最終實現整個系統的恢復。
線粒體內膜就像是水壩。它是脂質膜,對於水溶性的質子來説是不通透的,因此外部質子濃度雖高,但不能自然擴散回來。“質子水庫”的酸性和電勢能合起來叫做“質子動力”,這也是米切爾新造的詞,他認為這是生物的基本驅動力。
水庫要蓄水也要泄洪。ATP酶就是泄洪道。它也是鑲嵌線上粒體內膜上的蛋白質綜合體,內外相通,且受控的蛋白質孔道。它利用的不是什麼神秘分子,而是質子回流,質子動力釋放能量生産ATP。
對於那個時代的生化學家,化學滲透假説太反直覺了,簡直是詭異的機理,玄而又玄的天書。明明生成了新分子,造出了能量貨幣,不用媒介分子完成生物化學鏈路,還那麼多彎彎繞,加上米切爾不僅生造大量詞彙來描述他的理論,而且沒有實驗證據,基本上全是假設、推理,或者乾脆忽略那些暫時解釋不了的障礙。所有這些原因,使得米切爾在生物能學界受到的待遇,差到不能再差。有的人讀完第一頁就扔一邊,認為他瘋了,有的人開口就罵,認為他不尊重整個學界前人的辛苦工作,不做實驗,不是化學家,偏要談最艱深的化學問題,而且他的語言不是化學。米切爾成了滲透到生物化學領域的異類和白癡,英國科學界的笑料。1963年,因為“脾氣大造成的胃潰瘍”,他離開愛丁堡大學,據説是被校方勸退,免得丟人。
健客:反直覺是什麼意思?
雲飛:舉例説吧。簡單清楚符合直覺的,如“物體排開的水量等於它的體積”,“平面上兩點之間直線最短”,“平面三角形,任意兩邊之和大於第三邊”等等。
健客:明白了,跟廢話差不多。
雲飛:在這些廢話的基礎上,推導出一系列精妙的結論,世人才知道廢話的力量,這就是直覺理論。公理可以歸為直覺理論,它依據人類理性的不證自明的基本事實,經過人類長期反覆實踐的考驗,不需要再加以證明的基本命題。DNA雙螺旋結構也可歸為直覺理論,提出後很快就得到廣泛接受和認可。但是,有些則不然,比如達爾文的進化論就反直覺,提出後引發軒然大波,即便達爾文列舉了很多證據。
健客:打住,太複雜,説個簡單易懂的,最好是初中生一聽就明白的好嗎?
雲飛:好吧。假設一根繩子圍地球赤道一圈,繩子增加6.28米仍圍地球赤道一個圈,赤道上一棵小樹高90釐米,問能碰到繩子嗎?
健客:這個?
雲飛:地球的赤道周長約為40076千米。簡化一下,第一根繩子長40076千米圍一圈,第二根繩子長40076千米+6.28米再圍一圈,兩圈之間的高度是否超過90釐米。
健客:繩子長度的變化基本可以忽略不計,那麼兩圈之間的高度也應該沒什麼變化吧,即使有變化也微乎其微吧,我想答案應該是碰得到。
雲飛:咱們算一下,設地球半徑R,則原繩長2πR,加長以後,長2πR+6.28。
繞地球一圈,半徑為(2πR+6.28)/2π≈R+1,也就是説兩圈之間的長度約為1米,即離地面高1米,因此答案是碰不到90釐米的小樹。
健客:這個!
雲飛:這個就是反直覺。
國慶將至,鴻雁傳書,祝身體健康、事業順利、闔家幸福、節日快樂!
欲知後事如何,請聽節後分解。