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第13章 汪猷(1)

汪猷,字君谋,1910年6月7日出生于杭州书香门第之家。父亲汪知非是清末秀才,年轻时深受西方科学技术和孙中山的革命思想影响,遂弃功名仕途,在浙江从事测量和盐务等工作。父母先后分别于1928年和1930年病故。1941年汪猷与协和医学院儿科助教李季明女士结婚,夫妻感情甚笃。

汪猷聪颖好学,从小深受父亲影响,喜爱自然科学。1921年考入浙江省立甲种工业学校,就读于应用化学系,从此汪猷与化学结下了不解之缘。1927年考入金陵大学工业化学系。1931年毕业,获得理学士学位。由于他历年学习成绩优秀,获得斐托飞学会金钥匙奖的荣誉。毕业后由学校推荐到北平协和医学院作研究生后转作研究员。师从我国著名生物化学家吴宪,研究性激素的生物化学。他首先使用了问世不久的瓦堡微量呼吸器测定男性激素对正常鼠和阉鼠的各部器官的影响。在名师指点下,汪猷的研究才华脱颖而出,发表了4篇论文,深得吴宪的器重。1935年8月,汪猷作为中国生理学会代表团成员与吴宪等参加了在莫斯科举行的第十五届国际生理学大会。这是汪猷第一次去国外参加大型国际学术会议。他见到了不少仰慕已久的国际生理、生化界大师,如巴甫洛夫和胰岛素发现者班丁(F.G.Banting)等。这使他下决心奋发图强,日后跻身于国际著名学者之列。大会结束后,汪猷赴德国慕尼黑大学化学研究所,在著名化学家、诺贝尔奖获得者维兰德(H.Wieland)指导下当研究生。

在维兰德及其助手唐纳(E.Dane)指导下,汪猷从事不饱和胆酸和甾醇的合成研究。找到了甾环内引进共轭双烯的改进方法,合成了胆甾双烯酮和胆甾双烯醇。1937年冬,汪猷获慕尼黑大学最优科学博士学位。1938年秋,他又去海德堡威廉皇家科学院医学研究院化学研究所任客籍研究员。在著名化学家、诺贝尔奖金获得者库恩(R.Kuhn)指导下进行藏红素化学的研究,合成了十四乙酰藏红素。这是当时分子量最大的有机化合物。在国内外名师和著名学术机构的优良学风的熏陶和严格训练下,汪猷养成了严肃、严谨的学风和勇于创新的精神,这对他以后的事业产生了深远的影响。

1939年春,汪猷离开德国转赴英国。在伦敦密特瑟克斯医学院考陶尔生化研究所陶慈(E.C.Dodds)的研究室任客籍研究员,从事雌性激素类似物的化学合成研究。当时欧洲战云密布,我国正遭受日本法西斯铁蹄的蹂躏。怀着振兴祖国科学事业的强烈愿望,汪猷毅然放弃国外优越的研究条件和物质生活,于1939年8月回国。在协和医学院先后任讲师、助教授等职。除讲课外,他的大部分时间继续在吴宪指导下从事甾族性激素的化学研究,包括孕妇尿中甾三醇葡萄糖苷排泄量的测定和中药当归有效成分及药理作用研究等。他在与妇产科医生合作的一项研究中发现了怀双胞胎的孕妇尿中甾二醇葡萄糖排泄量特别高。“珍珠港”事变之后,日本侵略军于1942年1月占领协和医学院,研究设备、资料和研究记录、样品全被日本侵略军搜掠一空。教授、医生、学生都被迫离开实验室,离开医学院。

中国抗生素事业的开拓者

1942年4月,汪猷进入上海丙康药厂,担任厂长和研究室主任。这是一家小药厂,主要生产针剂、止咳润喉糖之类。当时上海沦陷、视听闭塞。1944年他偶然获悉国外发现了一种从霉菌里培养出来的抗生素,激起了他对新学科的渴望研究。他刻苦学习微生物学、发酵等方面的知识,决心在中国开拓抗生素研究的道路。汪猷对霉烂的橘子表面的烂毛发生了兴趣。经过几年研究试验,克服种种困难,终于分离得到了一种抗菌物质桔霉素。1947年汪猷的论文“桔霉素”发表于美国《科学》杂志。国内“大公报”等报纸报道了他研究成功桔霉素的消息。美国一家通讯社也做了报道。但是汪猷的才华和研究成果并未得到药厂厂主的赏识,汪猷于1947年8月愤然离开丙康药厂。

1947年9月汪猷借用<政治性差错>医学研究所筹备处的两间原病理和尸体解剖实验室,同两位自愿从丙康药厂退职跟随他的助手继续进行桔霉素的研究。当时他本人没有工资和报酬,汪猷一家的生活十分拮据,但他对清贫甘之如饴,刻苦努力,埋头研究。在助手的合作下,桔霉素的化学及其抗菌作用的研究未曾中断。后得到林可胜、冯德培的支持被聘为医学研究所筹备处的研究员。这一时期汪猷发表了“抗生素桔霉素”、“双氢桔霉素”、“桔霉素及其衍生物的结构和抗菌活力”等6篇论文。中华人民共和国建立后,成立了中国科学院,汪猷被聘为中国科学院生理生化研究所研究员。1952年底调入有机化学研究所任研究员并担任副所长。由于党和政府十分重视科学研究事业的发展,使他得以对桔霉素的结构、合成、生物作用、毒性和药理等方面进行系统的研究,终于取得了丰硕的成果。发表了“桔霉素”、“桔霉素骈醇”等10余篇论文。虽然由于桔霉素的毒性,未能用于临床,但是20世纪40年代汪猷在如此简陋、困难的条件下,对桔霉素开始了系统的研究,成为中国抗生素研究的开拓者。他的这一研究成果获得中国科学院1956年度科学奖金三等奖。

20世纪50年代是抗生素研究的鼎盛时期。随着医疗保健事业的发展,迫切需要大力开展抗生素的研究。汪猷是积极的倡导者和组织者。1952年汪猷在中国科学院领导下曾参加组织召开我国首次抗生素工作会议。以后又参加组织了上海抗生素研究工作委员会和全国抗生素研究工作委员会。1955年在北京主持了国际性的抗生素学术会议。这些活动都为推动我国抗生素的研究和生产起到了一定的作用。与此同时,他与合作者于1953年开始研究链霉素及金霉素的分离、提纯以及结构和合成化学。曾发表“有关链霉素菌株的选育、发酵及提取的研究”、“自L-双氢链糖酸内脂合成L-双氢链糖”、“金霉素的抗生作用机制”等近10篇论文。他和助手们在50年代即合成了几种性能优良的阳离子交换树脂,用于提取发酵液中链霉素与碱性抗生素。他们大胆地提出用离子交换树脂法代替当时使用的活性炭的分离工艺,并多次深入生产现场,指导和帮助解决生产工艺问题,汪猷不仅重视生产中的实际应用课题,也不忽视学科中的基础理论研究。他和同事们在研究链霉素的立体化学中纠正了美国著名碳水化合物专家、链霉素结构的测定者沃尔弗浪姆(M.L.Walfrom)等提出的链双糖胺β苷键的结论,确证为α苷键。这项成果被选入上海1960年科研成果论文集。

中国生物有机化学的先驱者之一

中华人民共和国成立后,由于国家对科学事业的重视,激发了汪猷对振兴祖国科学事业的热情,他的研究生涯进入了黄金时期。20世纪60年代开始,汪猷先后开展了生命基础物质——蛋白质、核酸、多糖的研究以及有机催化、生物催化、石油发酵和单细胞蛋白生产,模拟酶化学,生物合成等研究。他的研究活动几乎包括了这一时期我国生物有机化学的全部内容。这些研究都以出色的成果载入了我国有机化学发展史册。

1965年9月,我国在世界上首次人工合成了结晶牛胰岛素,它是第一个全合成的、与天然产物性质完全相同的、有生物活性的蛋白质。胰岛素的分子组成和结构是1955年英国科学家桑格尔(F.Sanger)阐明的。虽然此后各国科学家都开展了胰岛素人工合成的探索,但由于胰岛素结构复杂、合成工作量繁复浩大,直到1958年英国《自然》杂志还断言“人工合成胰岛素在相当长时间里未必会实现。”可是,在这场世界性的科学竞赛中,中国科学家领先了,我国得到了人工合成的结晶的牛胰岛素。这一举世瞩目的成果博得了国际科学界的高度评价。结晶牛胰岛素的全合成是由中国科学院生物化学研究所、上海有机化学研究所和北京大学部分科学家合作进行的。王应睐、汪猷、邢其毅等负责领导组织这项研究工作。汪猷还直接参加了牛胰岛素A链和14C标记的牛胰岛素的全合成等研究项目。对合成方案、产物的鉴定分析标准都提出了明确具体的要求。汪猷与合作者发表了“肽的研究”、“结晶牛胰岛素的全合成”、“牛胰岛素A链的合成及其与天然B链组合成结晶牛胰岛素”、“14C标记牛胰岛素A链和14C标记牛胰岛素的合成”等论文。胰岛素合成成功,推动了我国多肽激素医药工业的建立和生化试剂工业的发展。

自1968年开始至1981年完成的酵母丙氨酸转移核糖核酸的全合成是继胰岛素全合成以后我国自然科学基础研究中又一成就,是我国生物化学及有机化学研究史上又一项崭新的科研成果,也是汪猷科研生涯中耀眼的篇章。1967年4月在北京由当时国家科委主任聂荣臻元帅主持召开有关基础理论研究的座谈会上,汪猷首先提出把核酸化学提到日程上来,作为下一步的攻坚目标。这一建议得到了与会科学家的赞同和聂荣臻元帅的支持。经过酝酿与调查,1968年中国科学院正式下达任务,把“人工合成酵母丙氨酸转移核糖核酸”列为重大科研项目,组织了中国科学院上海生物化学研究所、上海细胞研究所、上海有机化学研究所、生物物理研究所、北京大学、上海化学试剂二厂等单位,前后100余位科技人员从事这项研究。酵母丙氨酸转移核糖核酸分子量在2.6万道尔顿以上,是由76个核苷酸(其中有4种常见的核苷酸、7种修饰的核苷酸)通过磷酸二酯键连接而成的生物大分子。汪猷是协作组副组长,他和协作组组长王应睐及协作组领导成员王德宝等对这项高难度研究进行精心规划。经过13年的艰苦奋战,终于在1981年11月完成了酵母丙氨酸转移核糖核酸的全合成。这是世界上第一个人工合成的含有全部修饰核糖核苷酸的并具有接受丙氨酸、参与蛋白质生物合成等生物活性的丙氨酸转移核糖核酸。这项研究使我国在生命基础物质的研究上步入了新的阶段,且为国家培养了一支从事核酸化学和核酸生物化学的研究队伍。为我国的基因工程、核酸的工业生产、核苷类抗癌药物的研究与生产奠定了基础。汪猷与合作者发表了“酵母丙氨酸转移核糖核酸的全合成”、“核酸化学研究”、“酵母丙氨酸转移核糖核酸3′-半分子(36~76)的合成”、“生物学上有趣的天然大分子的合成研究”、“多核苷酸合成的研究”等多篇论文。汪猷还在国际核酸化学会议、中德核酸蛋白质学术讨论会及中美天然产物化学讨论会上做了学术报告。尽管他工作繁忙,但对此项工作的指导十分具体、细致。他提出并成功地将羧酰咪唑应用于核糖核酸的酰化反应,使核酸化学合成中单体的保护方法的研究获得了进展。随后他又应用31P核磁共振和计算机技术进行羧酰咪唑酰化机制和反应动力学的研究并取得了成果,发表了“在寡聚核糖核苷酸合成中偏膦酸酯在TPS或DCC激活核苷酸的反应中的作用”、“N苯甲酰咪唑与核糖核苷酸的反应机制”、“用31PNMR法研究核糖核酸酶A水解核酸的机制”等论文。

在进行酵母丙氨酸转移核糖核酸的人工合成研究的同时,汪猷还承担了另一项重大科研项目——天花粉蛋白的化学研究。天花粉是我国特有的引产中药,宋代已有记载。1966年底有机化学研究所的科研人员开始从事这方面研究。1972年汪猷在国家科委的一次科研规划会议上,建议将天花粉的研究列为中国科学院重点课题。他认为这项基础理论研究,既有重大的学术意义,又有明确的应用前景。自1978年开始,汪猷参加和直接指导了对天花粉有效成分天花粉蛋白的一级结构的测定,并与协作单位共同完成了二级结构与空间结构的初步测定。这是完全由我国化学家和物理化学家完成分离、提纯并测定一级及空间结构的第一个蛋白质。当汪猷将这一研究成果在1985年国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)药用天然产物有机化学讨论会上演讲时,受到与会科学家的热烈欢迎和高度评价。他曾与合作者发表了“天花粉的科学评价-历史,化学与应用”等多篇论文,并主编了《天花粉蛋白》一书。

汪猷在多糖化学研究方面也有建树,最突出的成就是与屠传忠等共同研制成功高效、安全的新型代血浆(即血管扩张剂)——羧甲基糖淀粉。这是我国独创的代血浆,和国际上广泛应用的代血浆——右旋糖酐比较效果相同,但具有原料易得、工艺简便等优点,已在临床上广泛应用。1979年英国《自然》杂志有一篇评论高分子代血浆的文章中曾提及中国有不少成果是“重复西方专利资料”,但这项成果则是“原始的”(首创性的)。外国学者到上海有机化学所参观时,至今仍对这个项目很感兴趣。值得一提的是,当初代血浆问世后,需进行健康人安全试验,汪猷是志愿受试的首批报名者之一。

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