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麥克林托克:孤獨(dú)的先行者

2017-04-13 18:03尹傳紅
知識(shí)就是力量 2017年4期
關(guān)鍵詞:托克遺傳學(xué)麥克

尹傳紅

對(duì)生物情有獨(dú)鐘,一生與玉米相守。芭芭拉·麥克林托克以極大的勇氣和毅力,在遺傳學(xué)領(lǐng)域進(jìn)行了艱苦卓絕的獨(dú)特探索,取得了超前于時(shí)代的重大發(fā)現(xiàn)。

“別再干這種事了!”

埃莉諾·麥克林托克尚在搖籃時(shí)期,似乎就迥異于一般的女娃。她的母親常常在地板上擺一個(gè)枕頭,放一件玩具,就隨她去了。她從來(lái)不哭,也不吵著要東西。在她4個(gè)月大的時(shí)候,她的父母親一致同意,改掉她那個(gè)顯得特別女性化的名字“埃莉諾”,把她喚作“芭芭拉”。

她確實(shí)是一個(gè)獨(dú)立的、有主見(jiàn)的女孩子。蹣跚學(xué)步之時(shí),她母親想給她一個(gè)擁抱,她竟然回敬“不要!”

童年時(shí)代她最寶貴的經(jīng)歷就是孤獨(dú)。她喜歡只身獨(dú)坐,十分專(zhuān)注地閱讀和思考事物,喜歡為一切問(wèn)題尋找滿意的答案。身為業(yè)余藝術(shù)家的母親總覺(jué)得她有些不對(duì)勁。一天,母親在碾草莓做草莓松餅時(shí),她全神貫注地盯著看,突然冒出一句:“現(xiàn)在我知道血是從什么地方來(lái)的了,那是從草莓上來(lái)的!”

她的性格和興趣,看起來(lái)都有點(diǎn)兒超出常規(guī),所幸她遇到了“非常理解兒童”的父母。不想彈鋼琴,那就不彈好了;不喜歡某個(gè)任課老師,那就休學(xué)一段時(shí)間再說(shuō)。她同樣與眾不同的父母認(rèn)為,學(xué)校僅僅是“成長(zhǎng)的一小部分”。他們所關(guān)心的不是孩子們應(yīng)該成為怎樣的人,而是怎樣去做。她的做醫(yī)生的父親甚至跟學(xué)校打招呼說(shuō):一天有6個(gè)小時(shí)待在學(xué)校里已經(jīng)夠多的了,請(qǐng)別再向孩子們布置家庭作業(yè)。

有一天,麥克林托克出去打球,路上被一位鄰居叫了過(guò)去。那位女士對(duì)她說(shuō):“現(xiàn)在,該是你學(xué)習(xí)去做姑娘們?cè)撟龅氖虑榈臅r(shí)候了。”她站在那兒注視著對(duì)方,沒(méi)吱聲,然后調(diào)頭回家,把事情跟母親說(shuō)了。她母親當(dāng)即拿起電話給鄰居打去:“別再干這種事了!”

不過(guò),當(dāng)麥克林托克開(kāi)始顯示出“智力上的要求”,并且要干另外一種“姑娘們不該干的事情”時(shí),母親卻憂上心頭了。麥克林托克發(fā)現(xiàn)自己對(duì)知識(shí)和各種事物喜愛(ài)有加,解答問(wèn)題的方法也常出乎老師的意料之外,而尋找答案的整個(gè)過(guò)程則讓她感受到了“一種純粹的快樂(lè)”??赡赣H害怕對(duì)科學(xué)興趣濃厚的她會(huì)成為一個(gè)大學(xué)教授,進(jìn)而變成“一個(gè)奇怪的人,一個(gè)不屬于社會(huì)的人?!?/p>

好在,父親支持他,并說(shuō)服了母親,讓她上大學(xué)。

與細(xì)胞遺傳學(xué)結(jié)緣

1919年,第一次世界大戰(zhàn)結(jié)束,17歲的麥克林托克進(jìn)入紐約州康內(nèi)爾大學(xué)農(nóng)學(xué)院。她對(duì)自己感興趣的課程十分上心,專(zhuān)注程度驚人。她特別喜歡大三時(shí)選修的地質(zhì)學(xué),期終考試時(shí)她一看到試題就興奮不已,拿筆即答。興許是太過(guò)投入,最后要寫(xiě)名字的時(shí)候,她居然想不起來(lái)自己是誰(shuí)了。過(guò)了大約20分鐘后,她才恢復(fù)“正?!薄?/p>

就在這一年秋,麥克林托克對(duì)唯一向本科生開(kāi)放的遺傳學(xué)課程的濃厚興趣,引起了植物育種學(xué)家、遺傳學(xué)家C.B.哈欽森教授的注意。在當(dāng)時(shí)的社會(huì)背景下,絕大多數(shù)學(xué)生都把精力用在“實(shí)用”并且好找工作的農(nóng)學(xué)上,鐘情于遺傳學(xué)的學(xué)生寥寥無(wú)幾。有一天,教授打電話給她,建議她選修專(zhuān)為研究生設(shè)置的遺傳學(xué)課程?!帮@然,這通電話決定了我未來(lái)的命運(yùn),從此之后,我就跟遺傳學(xué)結(jié)下了不解之緣?!?/p>

幾乎與此同時(shí),麥克林托克還選修了細(xì)胞學(xué)課程,致力于對(duì)被認(rèn)定是“遺傳因子載體”的染色體進(jìn)行研究。新生的細(xì)胞遺傳學(xué)讓耕耘于這一領(lǐng)域的研究者們,都迫切意識(shí)到探索染色體和基因之間相互關(guān)系的重要性。當(dāng)時(shí)的康內(nèi)爾大學(xué)是玉米遺傳學(xué)的中心,堪與摩爾根所創(chuàng)立的果蠅遺傳學(xué)相媲美。自信“有研究頭腦”的麥克林托克盯上了玉米。

在通常情況下,麥克林托克都是穿著縫有許多口袋的工作服,穿梭于玉米地和實(shí)驗(yàn)室,種玉米,掰棒子,用顯微鏡觀察玉米籽粒和葉片。她最初的科研業(yè)績(jī),是用自己改良的著色技術(shù),鑒定出玉米細(xì)胞中每條染色體的不同形態(tài)特征。1931年,她與哈麗特·克賴(lài)頓一起發(fā)表了一項(xiàng)里程碑式的研究,證明遺傳重組是細(xì)胞減數(shù)分裂(配子形成)過(guò)程中染色體物質(zhì)互換的結(jié)果。這成為證實(shí)基因存在于染色體上的最后一個(gè)證據(jù),其相關(guān)實(shí)驗(yàn)則奠定了現(xiàn)代遺傳學(xué)研究的基石。

同一時(shí)期,麥克林托克還對(duì)X射線長(zhǎng)時(shí)間照射后引發(fā)基因突然變異的現(xiàn)象進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)了染色體的一種重復(fù)行為模式,并把它命名為“斷裂-融合-橋接循環(huán)”。此時(shí)的麥克林托克,已然成為遺傳學(xué)領(lǐng)域的一位舉足輕重的科學(xué)家。1939年,年僅37歲的她被推舉為美國(guó)遺傳學(xué)會(huì)副會(huì)長(zhǎng),5年后又成為會(huì)長(zhǎng)并當(dāng)選為美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院士(是第三位被選為國(guó)家科學(xué)院院士的婦女)。

然而,在那個(gè)年代,能讓女性成為職業(yè)科學(xué)家的職位屈指可數(shù),女性在科學(xué)界和大學(xué)里也飽受歧視。麥克林托克離開(kāi)康內(nèi)爾大學(xué)后赴密蘇里大學(xué)擔(dān)任助理教授,只待了5年,又于1941年到華盛頓卡內(nèi)基研究所遺傳部,在紐約冷泉港實(shí)驗(yàn)室工作。戰(zhàn)爭(zhēng)仍在繼續(xù),她的研究對(duì)象依然是玉米,還有新的更重要的東西等待她去發(fā)現(xiàn)。

是走正道還是入迷途?

自1944年起,麥克林托克在連續(xù)6年的時(shí)間里,對(duì)長(zhǎng)有斑紋的玉米籽粒及其染色體進(jìn)行了研究。她發(fā)現(xiàn):有一種玉米籽粒和葉片上的色斑變異頻率極高,而且毫無(wú)規(guī)律性。當(dāng)時(shí),遺傳學(xué)家普遍認(rèn)為,玉米籽粒上的斑斑點(diǎn)點(diǎn),是基因的不穩(wěn)定性造成的。

“如果有什么事情出了格,那必定有個(gè)原因,你就得查明這是怎么回事?!丙溈肆滞锌藢に?,這一現(xiàn)象并不簡(jiǎn)單,背后或許就隱藏著一些未知的重要問(wèn)題。她從研究玉米染色體的斷裂端行為著手探索,進(jìn)而推測(cè):玉米上的色斑變異,是因?yàn)橛锌梢苿?dòng)的遺傳因子在色素基因里跳進(jìn)跳出。有些基因甚至?xí)谌旧w之間跳躍。她還找到了證據(jù):DNA(脫氧核糖核酸)的一些節(jié)片,能夠在一個(gè)染色體上或多個(gè)染色體之間,從一個(gè)位點(diǎn)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)位點(diǎn)。這意味著,在玉米染色體中的一些基因改變其位置后變成了激活因子,從而打開(kāi)或者關(guān)閉了決定顏色或結(jié)構(gòu)的基因。

起初,麥克林托克把那些可以調(diào)控玉米籽粒顏色基因活動(dòng)的可移動(dòng)因子稱(chēng)為“控制因子”,1950年,她首次提出了“跳躍基因”(jumping gene)的概念,并稱(chēng)這種能跳動(dòng)的基因?yàn)椤稗D(zhuǎn)座因子”(目前通稱(chēng)“轉(zhuǎn)座子”,transposon)。在她看來(lái),轉(zhuǎn)座因子的移動(dòng)是生命體對(duì)內(nèi)外環(huán)境的改變所做出的反應(yīng),并且在生物的生長(zhǎng)與演化過(guò)程中扮演著極為重要的角色,或許也構(gòu)成了進(jìn)化的基因機(jī)制。這是在生物學(xué)史上首次提出了基因調(diào)控模型。

然而,麥克林托克的革新觀念遭到了絕大多數(shù)遺傳學(xué)家的反對(duì),乃至奚落和蔑視,被視為背離主流思想、入了迷途的異端邪說(shuō)。他們?nèi)徊荒芟胂?,在染色體上具有固定位置和順序的基因,不需通過(guò)交換重組或突變,也能進(jìn)行“跳躍”。

漸漸地,出現(xiàn)了一些亮色:生物學(xué)家陸續(xù)又在細(xì)菌、真菌乃至其他高等動(dòng)植物中發(fā)現(xiàn)了“跳躍基因”的蹤影。人們慢慢意識(shí)到,轉(zhuǎn)座子可能存在于所有的生物體中,起著保證遺傳多樣性的作用。但要想改變?nèi)藗冮L(zhǎng)期以來(lái)所持有的觀念是需要時(shí)間的。超前于時(shí)代的麥克林托克已經(jīng)習(xí)慣了等待。

“它們?nèi)际俏业呐笥选?/p>

這一天終于到來(lái)。

1983年,麥克林托克被授予該年度諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。她是獲得諾貝爾獎(jiǎng)科學(xué)獎(jiǎng)項(xiàng)的第七位婦女,而且是世界上第二位獲得諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)的女性獲獎(jiǎng)?wù)?、第三位?dú)立獲得諾貝爾科學(xué)獎(jiǎng)的女科學(xué)家。

諾貝爾評(píng)獎(jiǎng)委員會(huì)評(píng)價(jià)她:“在不被同時(shí)代的人所理解的情況下,獨(dú)自一人完成了研究工作?!辈⒎Q(chēng)贊說(shuō),麥克林托克的成功,其意義遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了科學(xué)本身,“對(duì)于當(dāng)局來(lái)說(shuō),保證科學(xué)的獨(dú)立研究是多么重要;對(duì)于年輕的科學(xué)家來(lái)說(shuō),則證明簡(jiǎn)單的手段也能作出巨大的發(fā)現(xiàn)?!?/p>

面對(duì)巨大的榮譽(yù)和紛至沓來(lái)的“聚焦”,麥克林托克說(shuō):“我覺(jué)得自己獲得這種意外的獎(jiǎng)賞似乎有些過(guò)分。多少年來(lái),我在對(duì)于玉米遺傳的研究中已獲得很多的快樂(lè)。我不過(guò)是請(qǐng)求玉米幫助我解決一些特殊的問(wèn)題,并傾聽(tīng)了她奇妙的回答?!?/p>

的確,麥克林托克真的是把自己的滿腔熱誠(chéng)深深融入到研究對(duì)象之中了。她的同事有一次評(píng)論說(shuō),她能夠?yàn)樗芯康拿恳豢弥参飳?xiě)“傳記”。晚年的她在描述自己于斯坦福大學(xué)進(jìn)行研究、首度分析霉菌微小的染色體構(gòu)造時(shí)說(shuō):“我發(fā)覺(jué)到我越深入研究,它們就越龐大。當(dāng)我真的進(jìn)入狀態(tài)時(shí),我已不再是旁觀者,我就在那里,成為整個(gè)系統(tǒng)的一部分。和它們?cè)谝黄?,一切都變得龐大。我甚至能看到染色體的內(nèi)部構(gòu)造,每個(gè)細(xì)節(jié)都一清二楚。我自己也感到詫異,因?yàn)槲艺娴挠X(jué)得自己跟它們?cè)谝黄?,而它們?nèi)际俏业呐笥选!?/p>

她也強(qiáng)調(diào)過(guò)自己“對(duì)生物的鐘情”的價(jià)值:“我穿過(guò)田野,看到了玉米的彩斑—有的顯性,有的隱性。我并沒(méi)有看著有彩斑的玉米,但它們卻莫名其妙地潛入了我的腦子?!?/p>

麥克林托克終生未婚,人們尊敬地給了她一個(gè)“玉米夫人”的封號(hào)。

臨近生命的終點(diǎn),麥克林托克依然抱持著一種對(duì)科學(xué)的好奇心和對(duì)研究工作的旺盛熱情。1992年秋,她的摯友、哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)部教授哈瓦德·格林送給她一本關(guān)于最后冰河期的書(shū),她饒有興致地讀了,并打電話給格林,探討書(shū)中觀點(diǎn)。一周后,90歲的她撒手人寰。格林說(shuō):“芭芭拉肯定是確定并決定了這個(gè)結(jié)束生涯的時(shí)間,因?yàn)樗恢倍伎梢詫?shí)現(xiàn)自己所有的理想?!?/p>

著名科學(xué)期刊《自然》發(fā)表的悼文這樣寫(xiě)道:“麥克林托克博士獨(dú)自工作的習(xí)慣、完全獨(dú)立的思想,以及把問(wèn)題徹底弄清楚的非凡業(yè)績(jī),使她在人們的心目中升至先知的崇高地位?!?

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