求學(xué)時代
馬克斯·路德維!さ聽柌紖慰顺錾诘聡母駞蝺(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(jī)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。少年時期
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大學(xué)免費(fèi)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(jìn)入哥廷根大學(xué)(University of Göttingen)并留了下來。青年時期
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(yùn)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 Bristol)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 Copenhagen),在丹麥物理學(xué)家尼爾斯·波爾(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 Zurich)在奧地利理論物理學(xué)家沃爾夫?qū)づ堇╓olfgang 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(yùn)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。
事業(yè)起步
1932年,德爾布呂克回到柏林,成為奧地利出生的物理學(xué)家李瑟·邁特納(Lise Meitner)的助手。邁特納在核子分裂的發(fā)現(xiàn)(discovery of nuclear fission)(原子的核的裂開)起到了關(guān)鍵作用。邁特納當(dāng)時正和1938年發(fā)現(xiàn)核子分裂過程的德國化學(xué)家奧托·漢恩(Otto Hahn)一起研究鈾的中子輻照。美國的科學(xué)家們很快就使用這一發(fā)現(xiàn)來制造第一枚原子彈。
德爾布呂克定時在柏林和那些對遺傳學(xué)感興趣的物理學(xué)家和生物學(xué)家們碰面。在1935年一篇很有影響力的論文里,德爾布呂克和他的研究伙伴們提出可以把基因當(dāng)成分子來看待。
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·亨特·摩根(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,在一篇開創(chuàng)性的論文中,他解釋了噬菌體是如何在個體細(xì)胞內(nèi)繁殖的。這一研究開創(chuàng)了病毒研究的新紀(jì)元。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?yàn)榈挚辜{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市(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(fèi)城舉行的美國科學(xué)促進(jìn)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。德爾布呂克拜訪了魯利亞的實(shí)驗(yàn)室,然后兩人計劃了一系列實(shí)驗(yàn)。兩人通過信件和不定期的會面來分享研究成果。
對病毒的研究
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、魯利亞和密蘇里州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(jìn)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?yàn)椴《緹o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(dú)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)DNA重組的第一個實(shí)驗(yàn)證據(jù)。
經(jīng)過十年的獨(dú)立研究和合作研究,三人證實(shí)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(shí)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(jī)制,強(qiáng)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(jìn)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。
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(shí)驗(yàn)室得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果就可以拿來比較。
1947年,加州理工學(xué)院任命德爾布呂克為生物學(xué)教授。1949年,美國國家科學(xué)院(National Academy of Sciences)推選他為會員。德爾布呂克、魯利亞和赫希憑借他們關(guān)于病毒復(fù)制機(jī)制和基因結(jié)構(gòu)的研究共同獲得了1969年的諾貝爾生物學(xué)-醫(yī)學(xué)獎。