編譯 許林玉

劉易斯提出的位置信息理論在發(fā)育生物學這一領域的建設中發(fā)揮了關鍵作用。

2021年1月28日，發(fā)育生物學領域的杰出人物劉易斯·沃爾珀特（Lewis Wolpert）與世長辭，享年91歲。劉易斯提出了位置信息理論，用以解釋胚胎發(fā)育過程中模式的形成，他的工作在發(fā)育生物學這一領域的創(chuàng)立與發(fā)展中發(fā)揮了關鍵作用。

劉易斯1929年10月19日出生于南非約翰內斯堡，曾就讀于南非威特沃特斯蘭德大學，主修土木工程，于1950年獲理學學士學位。1953年，他離開南非前往以色列，又于1954年來到英國倫敦。在倫敦帝國理工學院獲得土質力學碩士學位之后，劉易斯進入倫敦國王學院攻讀博士學位，與生物學家詹姆斯·丹尼利（James Danielli）成為同學，一起研究海膽胚胎細胞分裂的機制。在位于瑞典克里斯汀堡的海洋站，劉易斯與胚胎學家特里格夫·古斯塔夫森（Trygve Gustafson）相識相知，他們的工作表明，通過少量的細胞特性便可解釋胚胎形狀經歷復雜變化的原因。1960年，劉易斯被聘為倫敦國王學院的講師；1966年，他被任命為米德爾塞克斯醫(yī)院醫(yī)學院（該醫(yī)學院于1988年與倫敦大學學院合并）院長，并一直在該校工作至2004年退休。

20世紀60年代初，劉易斯致力于研究水螅（一種小型淡水動物）的再生。水螅胚胎和海膽胚胎都可以調節(jié)自身比例——如果一個部分被移除，整個模式就會在剩下的組織中以較小的規(guī)模進行自我重組。劉易斯根據自己的工程專業(yè)背景提出了一個模型，認為生物體內部的位置由兩個固定邊界區(qū)之間的線性梯度指定。他指出，生物體（如頭、軀干和尾巴齊全的動物）的橫剖面圖與法國國旗的藍、白、紅具有相似之處。1966年，他在一個理論生物學研討會上首次提出了這一想法。之后，他對這一想法進行了進一步探索，并于1969年將研究成果發(fā)表在《理論生物學》期刊上。劉易斯的思想最初遭到了強烈反對，但分子生物學奠基人悉尼·布倫納（Sydney Brenner）和弗朗西斯·克里克（Francis Crick）鼓勵他堅持研究。

模式形成是控制胚胎空間組織的過程，這個過程將導致形成精確有序的分化細胞陣列。劉易斯提出，這一過程分為兩個截然不同的階段。首先，細胞被某種機制（例如，通過一種類似法國國旗色彩排列順序的機制）告知它們在胚胎中的位置；然后，它們根據遺傳結構和發(fā)育歷史來“編譯”這個位置值，從而分化形成特定的細胞或組織類型。位置信息理論以一種預測性的全新方式，將以往研究者的各種觀點匯集起來。在那個發(fā)展生物學家主要關注基因轉錄機制的時代，這一理論堪稱具有革命性。該理論應用范圍廣泛，對發(fā)育的許多方面都做了詳細闡釋，包括對脊椎動物胚胎和無脊椎動物胚胎的橫剖面圖進行規(guī)范。

20世紀90年代，劉易斯編寫了《發(fā)育原理》的教材，向讀者介紹相關概念。在劉易斯的實驗室里，氛圍總是令人歡欣鼓舞，這很大程度上是因為劉易斯本人對工作充滿熱忱。

劉易斯的興趣和影響力遠遠超出了發(fā)育生物學領域。他喜歡騎自行車、打網球，積極通過廣播和電視向英國的普通民眾宣傳科學。他還撰寫了數本科普書籍，其中最著名的是基于他本人的抑郁癥經歷而創(chuàng)作的《惡性悲傷》。在《科學的非自然本質》一書中，劉易斯認為科學與藝術迥然不同，因為科學與世界的運作方式有關，而藝術則屬于個人創(chuàng)造。但我們想知道如果沒有他，發(fā)育生物學家是否還會將自己的研究領域與法國國旗相關聯(lián)。

資料來源Science

更正說明：《世界科學》2021年第5期第64頁文章標題“喬治·卡拉瑟斯（1930—2020）”更正為“喬治·卡拉瑟斯（1939—2020）”。