会议室里,几十份关于蛋白质重组的外文理论资料堆在长桌中央,最上面的一份被翻得卷了边,纸页上满是红笔画的叉。
张教授捏着半截粉笔,看着黑板上画出的错综复杂的分子连接线。
从理论上讲,A链和b链总共六个巯基,它们的配对方式有几十种。
可能形成天然牛胰岛素活性的,只有唯一的一种。
所谓的随机重组,在微观世界里是完全不可控的混沌。
几个小时前还在食堂里大口吃肉庆祝b链合成的研究员们,现在全都低着头。
有人在本子上无意识的画着圈,有人垂眸沉思。
“……接下来的方案是什么?”一个年轻研究员出声打破了安静。
张教授把剩下的半截粉笔扔进粉笔盒,看向长桌边的众人。
“明天开始,我们分四个小组。”张教授定下调子,“用不同的氧化剂,在不同的酸碱度下,做上几百上千次实验。我们去碰运气。”
“看看能不能凑巧,蒙出来一次正确的连接。”
碰运气。
这个词砸在桌面上,让在场所有以严谨和逻辑为信仰的科学家,都感到一种深深的无力感。
赵所长两手搓着脸颊,眼袋耷拉着。他看着黑板上几十种错误的连接方式,长长的叹了一口气。
“老张,几百上千次实验,我们的试剂储备够吗?”赵所长问。
张教授摇头:“不够。就算把总后勤部的批条全用上,也最多支撑两百次。如果这两百次里蒙不对……”
赵所长接话:“就算真的蒙对了,产率也低到可以忽略不计。百分之零点几的产率,根本无法实现工业化量产。国内几百万等着胰岛素救命的病人,用不起这么贵的药。”
会议室再次陷入安静。
难道601项目,真的要倒在这最后一步上?
“我不同意。”
一个平静的声音在长桌末端响起。
所有人的视线齐刷刷的转过去。
林振坐在椅子上,他看着张教授,摇了摇头。
“我们不能碰运气。”林振说。
张教授苦笑了一下,拉开椅子坐下:“林委员,我知道这听起来很荒谬。搞科学研究靠蒙,说出去让人笑掉大牙。可这是目前国际上公认的,也是我们能想到的唯一办法。”
“这不是唯一的办法。”林振站起身,“你们一直把它当成一个化学问题,所以你们总想着加试剂、调酸碱度,想用化学的方法去解决。”
林振视线扫过在场的生化专家。
“如果,我们不把它当成化学问题呢?”
众人愣住。
不当成化学问题,当成什么?
张教授拧起眉头:“林委员,蛋白质合成,氨基酸缩合,二硫键形成,这本身是最基础的生物化学反应。不当化学问题看,难道当成物理问题?”
“为什么不行?”林振反问。
他指着黑板上的连接线:“你们想控制分子,让它们按照固定的方式连接。可分子是活的,它们有自己的能量状态。在溶液里,它们会自发的寻找最低、最稳定的能量结构。”
“那些错误的连接,虽然也能形成化学键,但它们的整体能量状态,比正确的天然结构要高,是不稳定的。”
林振继续说:“我们要做是,不是去强行控制它们怎么连接,我们要创造一个环境。逼着它们放弃那些不稳定的错误连接,自己走到那个唯一正确的、能量最低的稳定结构里去。”
这番话抛出来,在场大部分生化专家听得云里雾里。
能量状态,稳定结构。这些物理学上的宏观概念,被林振直接套用在了微观的氨基酸分子上。
坐在林振身边的魏云梦,抬起头,视线锁在林振的侧脸上。她手里握着的钢笔停在笔记本上,笔尖在纸张上洇出一个蓝黑色的墨点。
“林委员,你能不能说得……具体一点?”赵所长艰难的开口,他感觉自己的脑子有些跟不上这个年轻总工的节奏。
林振想了想。
“你们炼过钢吗?”他问。
这个问题让大家更懵了。
张教授张张嘴:“炼钢?我们是搞生物化学的,哪懂炼钢。”
“一块烧红的钢坯,如果直接把它扔进冷水里,它的内部就会产生巨大的应力。”林振自顾自往下说,“晶格因为温度骤降被强行固定,结构会变得又硬又脆。这就是淬火。”
“如果,我们把它放在一个特定的温度下,慢慢的冷却。它的内部晶格就会有足够的时间去重新排列,消除那些不合理的应力,最终形成最稳定、韧性最好的结构。这就是退火。”
林振再次点向黑板上的分子结构图。
“现在,我们就把这些在反应釜里胡乱连接的蛋白质分子,当成一块内部充满了应力的、淬过火的劣质钢材。”
“我们要做的,是对它进行一次热处理。”
“热处理?”赵所长下意识的重复这个重工业词汇。
“对,第一步,热激。”林振说,“用瞬间的高温,把所有已经形成的、不管是正确的还是错误的二硫键,全部打断。”
“让所有的肽链,重新回到完全舒张的游离状态。”
“这不就又回到起点了?”张教授站了起来,惊愕的问,“我们好不容易让它们连上,你一把火全给烧断了,那前面的工作不全白费了?”
“这是为了给它们一次重新选择的机会。”林振看着张教授,“带着错误结构的半成品,永远成不了良品。”
他没停顿,紧接着抛出核心方案。
“第二步,阶梯式退火。”
“打断所有连接后,我们不再让它们在恒温下自由反应。我们需要通过精确的、阶梯式的缓慢降温程序,来引导它们。”
林振在黑板上画出一条阶梯向下的折线。
“在每一个特定的温度区间,都只允许能量上最匹配、最可能形成正确连接的那些巯基相互靠近、反应。”
“而那些能量不匹配的、容易形成错误连接的组合,则因为温度不够,或者空间位阻的限制,被直接抑制住。”
林振的声音在会议室里回荡,脸上全是绝对的技术自信。
“就像是给它们搭了一座通往正确结构的楼梯。我们控制着温度,让它们只能一步一步、一个台阶一个台阶的往下走。不允许它们走错任何一步。”
“最终,当温度降到室温时,它们就会被我们引导着,走到那个唯一的、能量最低的、结构最完美的天然构象里去。”
林振收回手。
“到那时,我们得到的,就不是一堆碰运气得来的废品。而是一块完美退火的、高纯度的作品。”
林振说完,所有人都被他这套匪夷所思的理论震在了原地。
把分子当钢材来打?
用重工业炼钢的热处理方式,来搞微观的蛋白质重组?
赵所长和张教授等人,张着嘴,直愣愣的看着林振。
就在生化专家们大脑宕机的时候,魏云梦站了起来。
她直接快步走到另一块空白的黑板前,拿起粉笔。
“这是一个热力学问题。”魏云梦一边说,一边在黑板上书写。
粉笔在黑板上敲击,发出一连串清脆的笃笃声。
“吉布斯自由能。”
她在黑板上写下一个清晰的公式:ΔG = Δh - tΔS。
“林振说的阶梯式退火,在理论上完全站得住脚。”魏云梦手里的粉笔指着公式里的字母,“Δh是焓变,ΔS是熵变,t是绝对温度。”
“反应要自发进行,吉布斯自由能ΔG必须小于零。”
魏云梦的语速很快,条理清晰:“正确的天然构象,它的焓变最低,是最稳定的状态。可它在形成过程中,熵变也是最大的,因为分子从无序走向了极度有序。”
“而那些错误的连接,虽然焓变不够低,但它们对空间构型的要求没那么严格,熵变小。”
她用粉笔在t字下面画了一条重重的横线。
“所以,关键就在这个t上。”
“通过精确控制温度t,我们就能在不同的阶段,改变Δh和tΔS的相对大小。”魏云梦看向张教授,“在高温阶段,我们利用高温度抵消熵减的不利影响,让正确的二硫键优先形成。”
“然后缓慢降温,在低温阶段,利用已经形成的正确结构作为骨架,锁定剩余的连接位置,彻底封死错误连接的发生概率。”
“通过阶梯降温,我们确保每一步反应的吉布斯自由能ΔG都是负值,让反应只能自发的朝着我们设计的方向进行。”
魏云梦放下粉笔。
“这不是碰运气,这是一场精确计算过的热力学定向诱导。”
林振看着魏云梦,两人视线交汇,林振的嘴角微微一扬。
一个人提出天马行空的重工业构想,一个人立刻给出严丝合缝的数学和热力学理论支撑。
这种跨越学科壁垒的降维打击,把一众国内顶尖的生化专家,看得目瞪口呆。
赵所长看看在黑板前写满公式的魏云梦,又看看旁边一脸平静的林振。
他咽了一口唾沫。
“怪物……”赵所长喃喃自语,“真是一对怪物……”