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西德尼·布伦纳传奇:从分子生物到线虫发育

2017年9月13日14:28 环球解密

    在科学界里,很少有人像西德尼·布伦纳 (Sydney Brenner) 那样,在研究生涯达到高峰时,毅然转换跑道,独自开创一个全新的研究领城,并且引领风骚半个世纪。本讲为听众介绍这位现代生物学界中的传奇人物,另辟蹊径的职涯历程。

    布伦纳的故事,可以从华生跟克里克发现 DNA 分子结构的 1953 年接着说起。当时在牛津大学读博士的布伦纳,听闻华生跟克里克建构出 DNA 模型,在他们发表论文的前一个月,特别驱车前往剑桥一探究竟,跟克里克一见如故,建立起十分友好的关系。在南非出生,拿奖学金读书的布伦纳,本来学成之后必须回到南非服务,但是在克里克的大力奔走之下,布伦纳在 1956 年,于剑桥分子生物研究所获得一席之地,才得以在英国展开他的研究生涯。

    布伦纳初试啼声,是驳斥俄国物理学家乔治·伽莫夫 (George Gamow) 为了解释 ACGT 四个碱基,如何编排出 20 种胺基酸,所提出的“交叠三重密码组” (overlapped triplet code) 假设。有趣的是伽莫夫听到布伦纳跟他唱反调之后,不但鼓励他写成论文,还运用他美国国家科学院院士的身份,帮助布伦纳在 1957 年,把论文发表在美国国家科学院学报上,这也是科学史上一段有趣的轶闻。

    到了 1959 年,法国生物学家贾克·莫诺 (Jacques Monod) 提出 DNA 合成蛋白质时,可能需要用到某种充当介质的 RNA ;后来布伦纳跟克里克将其称为“讯息 RNA ”,设计出可以验证莫诺想法的实验,并且找上加州理工学院的马修·梅瑟生 (Matthew Meselson) 与富兰克林·史达 (Franklin Stahl) 的实验室,以实验证实讯息 RNA 确实存在。

    由于华生、克里克跟布伦纳的努力,分子生物学的发展突飞猛进,然而布伦纳此时却已想要挑战新的领域。他在 1963 年写信给时任卡文迪许实验室主任马克斯·佩鲁茨 (Max Perutz) ,指出分子生物学既有的各大疑问,在十年内大概都会得到解答,这些工作交给其他的生物化学家去完成就好;他认为分子生物学的未来,在于发育生物学跟神经生物学。

    从零开始的新领域研究工作,起初总是很寂寞的。布伦纳开始研究秀丽线虫,十年内没有任何论文发表;在 1973 年跟他的徒弟约翰·苏尔斯顿 (John Sulston) 发表了第一篇秀丽线虫 DNA 分离的论文,也不是太重要的发现。再过了十年,苏尔斯顿跟他收的徒弟 H·罗伯特·霍维茨 (H. Robert Horvitz) ,在 1983 年发表了另一篇论文,发现细胞里有控制细胞发育到什么阶段,会自然死亡的基因;然而真正确定这个控制细胞自然死亡的基因,又是将近十年后的事了。

    布伦纳、苏尔斯顿跟霍维茨他们师徒三人,因为发现器官发育和细胞程序化凋亡的遗传调控机理,共同获颁 2002 年诺贝尔生理学或医学奖。俗话说“十年磨一剑”,倘若从布伦纳在 1963 年,决定放下分子生物学的辉煌过往,钻研当时乏人问津的发育生物学开始算起,都已经磨了三四把剑了。科学研究的过程,经常必须要耐得住寂寞,但是布伦纳有志者事竟成的故事,也许可以做为有志投身科学之士的榜样。

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