求學時代
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)是柏林大學的歷史學教授,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)是一位外科學教授的女兒和化學家巴倫·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化學。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)學和天文學產(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(University of Tübingen)學習天文學。后來又離開那里,去他父親所在的柏林大學免費學習。沒有得到滿足,他又繼續(xù)前往波恩大學 (University of Bonn),之后又回到柏林大學,最終進入哥廷根大學(University of Göttingen)并留了下來。青年時期
哥廷根大學那時已經(jīng)成為了量子力學新領域的中心。量子力學物理學是描述原子結(jié)構(gòu)和原子粒子運動的學 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家尤金·保羅·魏格納(Eugene Paul Wigner)教授和對量子力學的發(fā)展起到重要作用的德國物理學家馬克斯·波恩(Max Born)。兩位物理學家后來都贏得了諾貝爾物理獎。德爾布呂克找出了鋰化學鍵的數(shù)學證明。1930年,他獲得了物理學博士的學位。
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。他在英國的布里斯托爾大學(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術獎金,前往哥本哈根大學(University of Copenhagen),在丹麥物理學家尼爾斯·波爾(Niels Bohr)的指導下做了六個月的研究,緊接著又前往蘇黎世大學(University of Zurich)在奧地利理論物理學家沃爾夫?qū)づ堇╓olfgang Pauli)的指導下又做了六個月的研究。波爾當時已經(jīng)提出了一條有關原子結(jié)構(gòu)的理論。泡利因1925年解釋原子內(nèi)電子運轉(zhuǎn)規(guī)則的提案獲得了1945年的諾貝爾物理學獎。
波爾指出物理中的某些屬性在生物學中是相通的,這使得德爾布呂克對物理學和生物學間的關系產(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)起到了關鍵作用。邁特納當時正和1938年發(fā)現(xiàn)核子分裂過程的德國化學家奧托·漢恩(Otto Hahn)一起研究鈾的中子輻照。美國的科學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感興趣的物理學家和生物學家們碰面。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術獎金后,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院研究生物學和基因?qū)W。在那里,他和遺傳學家托馬斯·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菌細胞的病毒,它的名字的意思就是“吃細菌的物體”。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胞內(nèi)繁殖的。這一研究開創(chuàng)了病毒研究的新紀元。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為抵抗納粹統(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(Vanderbilt University)物理學講師的職位。接下來的七年里,他在范德比爾特大學里繼續(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,德爾布呂克在費城舉行的美國科學促進會(American Association for the Advancement of Science)的會議上結(jié)識了薩爾瓦多·魯利亞 (Salvador Luria)。魯利亞當時正在紐約哥倫比亞大學(Columbia University)內(nèi)外科醫(yī)學院從事噬菌體的研究。德爾布呂克拜訪了魯利亞的實驗室,然后兩人計劃了一系列實驗。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40年代早期,科學家們對病毒的性質(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(Washington University)醫(yī)學院的赫希(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菌堅韌的細胞壁。當噬菌體進入細菌時,尾部會首先穿過細胞壁,然后頭部的核酸通過尾部注入到細胞里。
因為病毒無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菌細胞的話,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重組的第一個實驗證據(jù)。
經(jīng)過十年的獨立研究和合作研究,三人證實帶有一層蛋白質(zhì)外殼的噬菌體顆粒主要是由DNA構(gòu)成的。1952年,赫希證實噬菌體侵入一個細胞的時候,DNA就會脫去它的蛋白質(zhì)外殼,取代宿主的遺傳機制,強迫它產(chǎn)生新的病毒而不是新的細胞。憑借這一病毒復制的發(fā)現(xiàn),三位生物學家揭開了所有生命的基本生命進程。這也為無數(shù)有關復雜生物體復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、赫希和其他科學家們共同為噬菌體研究起草了指導方針。他們鼓勵其他該領域的研究者集中研究感染某種結(jié)腸細菌的七種噬菌體。這樣,不同實驗室得出的實驗結(jié)果就可以拿來比較。
1947年,加州理工學院任命德爾布呂克為生物學教授。1949年,美國國家科學院(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于病毒復制機制和基因結(jié)構(gòu)的研究共同獲得了1969年的諾貝爾生物學-醫(yī)學獎。