第一章伟大的孟德尔 1965年夏天的一个傍晚,在捷克布尔诺的摩拉维亚镇的一座教堂里,曾举行一次盛大的纪念 会。参加这次纪念会的大部分人并非基督教徒,而是应捷克科学院邀请而来的各国遗传学家 他们怀着崇敬而又倇借的心情来纪念一位为遗传学奠定了基础,而其成果又被埋没35年之久 的伟大生物学家。他就是伟大的孟德尔( Gregor mendel,,1822-1884)神父。1965年是他的研 究成果发表一百周年。 孟德尔出生于奥地利摩亚维亚的海因申多夫村。其父是个农民,素性酷爱养花。因此,孟德尔 自幼养成了养花弄草的兴趣。这也许是这位科学家后来在豌豆实验上成名的一个最初的契机 吧!孟德尔的童年不但平常,且有些寒苦。整个小学可以说是在半饥半饱中念完的。中学毕业 后,主要靠妹妹准备作嫁妆的钱,他才读了欧缪兹学院的哲学系。大学毕业后,21岁的孟德 尔在老师的建议下,进了设在鄂尔特伯伦的修道院当了一名修士。25年后被选为该修道院院 长 如果说童年的孟德尔是在贫寒中度过的,那么青年的孟德尔则饱历了生活道路的坎坷。孟德尔 不满意于修道院的单调、古板的修士生活,兼任了布尔诺一所实验学校代课教师的职务。他曾 两次申请转为正式教师,但经考试后均名落孙山。特别令人气愤的是,在第二次考试中,主考 官竟如此评论他:“这次的考卷使我们认为,该生连作为初等学校的老师也不够格!”在这期间 他还到维也纳大学旁听了植物生理学、数学和物理学等课程 好学勤奋和充满进取的孟德尔,考试落榜后,便在修道院的花园里从事植物杂交的研究工作。 他的成果只发表了很小一部分。除了死后使他成名的《植物杂交实验》(1865)外,还有《人 工授粉得到的山柳菊属的杂种》(1870)和《1870年10月13日的旋风》(1871)。 孟德尔的晚年,可说是在愁云惨雾中度过的。他孑身一个,无妻无子,孤苦伶仃。又因拒绝缴 纳当局对修道院征收的一笔税金,而遭受眷与当局僵持之苦。学志未酬而又愤懑填膺的孟德 尔,终于于1884年1月6日因患肾炎不治而与世长辞,享年只有62岁。当人们吊唁这位少年 清贫,中年研究成果遭冷遇,晚年孤独悲惨的老人时,谁也未想到他是一位在科学史上留下峥 嵘篇章的伟大科学家 孟德尔开始研究植物杂交工作,所用的实验材料是豌豆。他选用了22个豌豆品种,按种子的 外形是圆的还是皱的,子叶是黄的还是绿的等特征。把豌豆分成了7对相对的性状。然后,按 对相对性状和两对相对性状,分别进行了杂交实验,得到了如下的一些结果:①一对相对性 状的杂交实验:孟德尔通过人工授粉使高茎豌豆跟矮茎豌豆互相杂交。第一代杂种(子1代) 全是高茎的。他又通过自花授粉(自交)使子1代杂种产生后代,结果子2代的豌豆有3/4
第一章 伟大的孟德尔 1965 年夏天的一个傍晚，在捷克布尔诺的摩拉维亚镇的一座教堂里，曾举行一次盛大的纪念 会。参加这次纪念会的大部分人并非基督教徒，而是应捷克科学院邀请而来的各国遗传学家。 他们怀着崇敬而又惋惜的心情来纪念一位为遗传学奠定了基础，而其成果又被埋没 35 年之久 的伟大生物学家。他就是伟大的孟德尔（Gregor Mendel，1822-1884）神父。1965 年是他的研 究成果发表一百周年。 孟德尔出生于奥地利摩亚维亚的海因申多夫村。其父是个农民，素性酷爱养花。因此，孟德尔 自幼养成了养花弄草的兴趣。这也许是这位科学家后来在豌豆实验上成名的一个最初的契机 吧！孟德尔的童年不但平常，且有些寒苦。整个小学可以说是在半饥半饱中念完的。中学毕业 后，主要靠妹妹准备作嫁妆的钱，他才读了欧缪兹学院的哲学系。大学毕业后，21 岁的孟德 尔在老师的建议下，进了设在鄂尔特伯伦的修道院当了一名修士。25 年后被选为该修道院院 长。 如果说童年的孟德尔是在贫寒中度过的，那么青年的孟德尔则饱历了生活道路的坎坷。孟德尔 不满意于修道院的单调、古板的修士生活，兼任了布尔诺一所实验学校代课教师的职务。他曾 两次申请转为正式教师，但经考试后均名落孙山。特别令人气愤的是，在第二次考试中，主考 官竟如此评论他：“这次的考卷使我们认为，该生连作为初等学校的老师也不够格！”在这期间 他还到维也纳大学旁听了植物生理学、数学和物理学等课程。 好学勤奋和充满进取的孟德尔，考试落榜后，便在修道院的花园里从事植物杂交的研究工作。 他的成果只发表了很小一部分。除了死后使他成名的《植物杂交实验》（1865）外，还有《人 工授粉得到的山柳菊属的杂种》（1870）和《1870 年 10 月 13 日的旋风》（1871）。 孟德尔的晚年，可说是在愁云惨雾中度过的。他孑身一个，无妻无子，孤苦伶仃。又因拒绝缴 纳当局对修道院征收的一笔税金，而遭受着与当局僵持之苦。学志未酬而又愤懑填膺的孟德 尔，终于于 1884 年 1 月 6 日因患肾炎不治而与世长辞，享年只有 62 岁。当人们吊唁这位少年 清贫，中年研究成果遭冷遇，晚年孤独悲惨的老人时，谁也未想到他是一位在科学史上留下峥 嵘篇章的伟大科学家。 孟德尔开始研究植物杂交工作，所用的实验材料是豌豆。他选用了 22 个豌豆品种，按种子的 外形是圆的还是皱的，子叶是黄的还是绿的等特征。把豌豆分成了 7 对相对的性状。然后，按 一对相对性状和两对相对性状，分别进行了杂交实验，得到了如下的一些结果：①一对相对性 状的杂交实验：孟德尔通过人工授粉使高茎豌豆跟矮茎豌豆互相杂交。第一代杂种（子 1 代） 全是高茎的。他又通过自花授粉（自交）使子 1 代杂种产生后代，结果子 2 代的豌豆有 3／4
是高茎的,1/4是矮茎的,比例为3:1。孟德尔对所选的其它6对相对性状,也一一地进行 了上述的实验,结果子2代都得到了性状分离3:1的比例:②两对相对性状的杂交实验:孟 德尔又用具有两对相对性状的豌豆作了杂交实验。结果发现,黄圆种子的豌豆同绿皱种子的豌 豆杂交后,子1代都是黄圆种子:;子1代自花授粉所生的子2代,出现4种类型种子。在556 粒种子里,黄圆、绿圆、黄皱、绿皱种子之间的比例是9∶3:3:1。通过上述实验材料,孟 德尔天才地推出了遗传的基本原理 、分离定律 孟德尔假定,高茎豌豆的茎所以是高的,是因为受一种高茎的遗传因子(DD)来控制。同 样,矮茎豌豆的矮茎受一种矮茎遗传因子(d)来控制。杂交后,子1代的因子是Dd。因为D 为显性因子,d为隐性因子,故子1代都表现为高茎。子1代自交后,雌雄配子的D,d是随 机组合的,因此子1代在理论上应有大体相同数量的4种结合类型:DD,Dd,dD,dd。由于 显性隐性关系,于是形成了高、矮3:1的比例。因此,不同遗传因子虽然在细胞里是互相结 合的,但并不互相掺混,是各自独立可以互相分离的。后人把这一发现,称为分离定律。 二、自由组合定律 对于具有两种相对性状的豌豆之间的杂交,也可以用上述原则来解释。如设黄圆种子的因子为 YY和RR,绿皱种子的因子为y和r。两种配子杂交后,子1代为YyRr,由于Y、R为显 性,y、r为隐性,故子1代都表现为黄圆的。自交后它们的子2代就将有16个个体,9种因子 类型。因有显性、隐性关系,外表上看有4种类型:黄圆、绿圆、黄皱、绿皱,其比例为9: 3:3:1。据此孟德尔发现,植物在杂交中不同遗传因子的组合,遵从排列组合定律,后人把 这一规律称为自由组合定律 孟德尔从1856年开始,经过8年的潜心研究,得出了上述2个遗传学定律并写成题为《植物 杂交实验》的论文。在一个好友、气象学家的鼓励的支持下,他于1865年2月8日和3月8 日举行的布尔诺学会自然科学研究会上,报告了这一论文。与会者很有兴致地听取了他的报 告,但大概并不理解其中的内容。因为既没有人提问题,也没有人进行讨论。不过该会还是于 1866年在自己的刊物《布尔诺自然科学研究会会报》上全文发表了这篇论文。曾一个时期, 人们以为孟德尔的工作之所以被埋没,是由于当时学术情报囿闭不通、交流不广、人们不知道 他的工作造成的。后经调查,才知情况并非如此。原来该学会至少同120个学会、研究会有交 流资料关系。刊载孟文的杂志,共寄出115本。其中,当地有关单位12本,柏林8本,维也 纳6本,美国4本,英国2本(英国皇家学会和林耐学会)。孟德尔本人还往外寄送过该论文 的抽印本。迄今有据可查的至少有5个人了解他的工作:①耐格里,19世纪著名的植物学 家、心柳菊属方面的权威。他的研究对解剖学、生理学、分类学和进化论的发展,有一定的推 动作用。孟德尔不仅把自己的论文寄给了他,还给他写过进一步说明论文的长信:②凯尔纳
是高茎的，1／4 是矮茎的，比例为 3：1。孟德尔对所选的其它 6 对相对性状，也一一地进行 了上述的实验，结果子 2 代都得到了性状分离 3：1 的比例；②两对相对性状的杂交实验：孟 德尔又用具有两对相对性状的豌豆作了杂交实验。结果发现，黄圆种子的豌豆同绿皱种子的豌 豆杂交后，子 1 代都是黄圆种子；子 1 代自花授粉所生的子 2 代，出现 4 种类型种子。在 556 粒种子里，黄圆、绿圆、黄皱、绿皱种子之间的比例是 9∶3∶3∶1。通过上述实验材料，孟 德尔天才地推出了遗传的基本原理。 一、分离定律 孟德尔假定，高茎豌豆的茎所以是高的，是因为受一种高茎的遗传因子（DD）来控制。同 样，矮茎豌豆的矮茎受一种矮茎遗传因子(dd)来控制。杂交后，子 1 代的因子是 Dd。因为 D 为显性因子，d 为隐性因子，故子 1 代都表现为高茎。子 1 代自交后，雌雄配子的 D，d 是随 机组合的，因此子 1 代在理论上应有大体相同数量的 4 种结合类型：DD，Dd，dD，dd。由于 显性隐性关系，于是形成了高、矮 3∶1 的比例。因此，不同遗传因子虽然在细胞里是互相结 合的，但并不互相掺混，是各自独立可以互相分离的。后人把这一发现，称为分离定律。 二、自由组合定律 对于具有两种相对性状的豌豆之间的杂交，也可以用上述原则来解释。如设黄圆种子的因子为 YY 和 RR，绿皱种子的因子为 yy 和 rr。两种配子杂交后，子 1 代为 YyRr，由于 Y、R 为显 性，y、r 为隐性，故子 1 代都表现为黄圆的。自交后它们的子 2 代就将有 16 个个体，9 种因子 类型。因有显性、隐性关系，外表上看有 4 种类型： 黄圆、绿圆、黄皱、绿皱，其比例为 9∶ 3∶3∶1。据此孟德尔发现，植物在杂交中不同遗传因子的组合，遵从排列组合定律，后人把 这一规律称为自由组合定律。 孟德尔从 1856 年开始，经过 8 年的潜心研究，得出了上述 2 个遗传学定律并写成题为《植物 杂交实验》的论文。在一个好友、气象学家的鼓励的支持下，他于 1865 年 2 月 8 日和 3 月 8 日举行的布尔诺学会自然科学研究会上，报告了这一论文。与会者很有兴致地听取了他的报 告，但大概并不理解其中的内容。因为既没有人提问题，也没有人进行讨论。不过该会还是于 1866 年在自己的刊物《布尔诺自然科学研究会会报》上全文发表了这篇论文。曾一个时期， 人们以为孟德尔的工作之所以被埋没，是由于当时学术情报囿闭不通、交流不广、人们不知道 他的工作造成的。后经调查，才知情况并非如此。原来该学会至少同 120 个学会、研究会有交 流资料关系。刊载孟文的杂志，共寄出 115 本。其中，当地有关单位 12 本，柏林 8 本，维也 纳 6 本，美国 4 本，英国 2 本（英国皇家学会和林耐学会）。孟德尔本人还往外寄送过该论文 的抽印本。迄今有据可查的至少有 5 个人了解他的工作：①耐格里，19 世纪著名的植物学 家、心柳菊属方面的权威。他的研究对解剖学、生理学、分类学和进化论的发展，有一定的推 动作用。孟德尔不仅把自己的论文寄给了他，还给他写过进一步说明论文的长信；②凯尔纳
曾在因斯布罗克任教授,维也纳植物园主任;③霍夫曼,植物学教授:④福克,植物杂交方面 的权威;⑤俄国的施马尔豪森。但是,刊物也好,论文也好,都如石沉大海,没有得到明显的 反响。这样,孟德尔的为遗传学奠定了基础的、具有划时代意义的发现,竟被当代人们所忽视 和遗忘,被埋没达35年之久 1900年,对孟德尔盖棺后成名具有重要意义。这一年,有3位科学家( de vries、 Tschermak 和 Correns)几乎同时重新作出了孟德尔那样的发现。也就是在这一年里,他们也都发现了孟 德尔的论文。这时,他们才清楚自己的工作早在35年前就由孟德尔做过了 孟德尔的科学发现被埋没的原因可能有多个方面。首先是历史的局限性,1866年孟德尔发表 自己的论文时,正值达尔文的《物种起源》发表的第七个年头。这期间各国的生物学家,特别 是著名生物学家都把兴趣转到了生物进化问题上,而物种杂交问题自然就不是人们瞩目的中心 问题了:其次,由于历史条件的限制,当时学术资料不能广泛地交流也是一个原因。如,对杂 交问题搜集资料较多的达尔文,就没有看到过孟德尔的论文。虽然也有人说,即使达尔文看到 了这一成果,也不一定能充分地认识到它的意义。了解孟德尔工作的俄国的施马尔豪森,本来 在自己学位论文的历史部分加了一个附注,正确地评价了孟德尔的工作。但遗憾的是,当 1875年《植物区系》杂志发表他的论文译本时,删去了加有评价孟德尔工作的附注。这样, 就又减少了后人了解孟德尔工作的机会。孟德尔发表他的新发现时,当时只是一名普通的修 士。至于他从事植物杂交的研究,只被人们看作“不过是为了消遣,他的理论不过是一个有魅 力的懒汉的唠叨罢了”。的确,在一个专业学者的眼里,他还够不上一名地道的生物学家。因 为他既没有生物学专业的学历,也没有博士、教授的头衔。因此,他的具有挑战性的发现,自 然不易被人们所相信。从已知的少数几个看过他论文的人的反映和态度看,怀疑以至不相信孟 德尔这个小人物能有什么新发现,乃是忽视他成果的一个和重要原因。当时了解孟德尔最多的 是生物学家耐格里。孟德尔跟他素来关系甚密,相互交往达七年之久,孟德尔常同他交换种 子。他也是读过孟文的第一个人。然而,正是由于他不仅没有正确地认识孟德尔的工作,而且 还提出种种怀疑和责难,从而成为这桩遗憾后世的科学蒙难案的重要原因。另一个了解孟德尔 工作的凯尔纳,接到孟德尔寄送的论文后,压根就没有拆过封。在凯尔纳的眼中,像孟德尔这 样的小人物的文章,简直是不屑一顾的。霍夫曼倒是看过孟德尔的论文,而且在自己的著作 中,五处引用了孟德尔的文章,但不是没有引到重要的地方,就是有所误解,总之,没有真正 理解孟德尔工作的意义。所以,在霍夫曼的书中完全忽视了孟德尔的贡献。福克对孟德尔的成 果评价则是:“孟德尔所作的很多次杂交的结果,十分类似于奈特的结果,但孟德尔自以为发 现了各种杂种类型之间稳定的数量关系”。他所否定的正是孟德尔的成功之处,说明他根本不 理解孟德尔发现的意义
曾在因斯布罗克任教授，维也纳植物园主任；③霍夫曼，植物学教授；④福克，植物杂交方面 的权威；⑤俄国的施马尔豪森。但是，刊物也好，论文也好，都如石沉大海，没有得到明显的 反响。这样，孟德尔的为遗传学奠定了基础的、具有划时代意义的发现，竟被当代人们所忽视 和遗忘，被埋没达 35 年之久。 1900 年，对孟德尔盖棺后成名具有重要意义。这一年，有 3 位科学家（de Vries、Tschermak 和 Correns）几乎同时重新作出了孟德尔那样的发现。也就是在这一年里，他们也都发现了孟 德尔的论文。这时，他们才清楚自己的工作早在 35 年前就由孟德尔做过了。 孟德尔的科学发现被埋没的原因可能有多个方面。首先是历史的局限性，1866 年孟德尔发表 自己的论文时，正值达尔文的《物种起源》发表的第七个年头。这期间各国的生物学家，特别 是著名生物学家都把兴趣转到了生物进化问题上，而物种杂交问题自然就不是人们瞩目的中心 问题了；其次，由于历史条件的限制，当时学术资料不能广泛地交流也是一个原因。如，对杂 交问题搜集资料较多的达尔文，就没有看到过孟德尔的论文。虽然也有人说，即使达尔文看到 了这一成果，也不一定能充分地认识到它的意义。了解孟德尔工作的俄国的施马尔豪森，本来 在自己学位论文的历史部分加了一个附注，正确地评价了孟德尔的工作。但遗憾的是，当 1875 年《植物区系》杂志发表他的论文译本时，删去了加有评价孟德尔工作的附注。这样， 就又减少了后人了解孟德尔工作的机会。孟德尔发表他的新发现时，当时只是一名普通的修 士。至于他从事植物杂交的研究，只被人们看作“不过是为了消遣，他的理论不过是一个有魅 力的懒汉的唠叨罢了”。的确，在一个专业学者的眼里，他还够不上一名地道的生物学家。因 为他既没有生物学专业的学历，也没有博士、教授的头衔。因此，他的具有挑战性的发现，自 然不易被人们所相信。从已知的少数几个看过他论文的人的反映和态度看，怀疑以至不相信孟 德尔这个小人物能有什么新发现，乃是忽视他成果的一个和重要原因。当时了解孟德尔最多的 是生物学家耐格里。孟德尔跟他素来关系甚密，相互交往达七年之久，孟德尔常同他交换种 子。他也是读过孟文的第一个人。然而，正是由于他不仅没有正确地认识孟德尔的工作，而且 还提出种种怀疑和责难，从而成为这桩遗憾后世的科学蒙难案的重要原因。另一个了解孟德尔 工作的凯尔纳，接到孟德尔寄送的论文后，压根就没有拆过封。在凯尔纳的眼中，像孟德尔这 样的小人物的文章，简直是不屑一顾的。霍夫曼倒是看过孟德尔的论文，而且在自己的著作 中，五处引用了孟德尔的文章，但不是没有引到重要的地方，就是有所误解，总之，没有真正 理解孟德尔工作的意义。所以，在霍夫曼的书中完全忽视了孟德尔的贡献。福克对孟德尔的成 果评价则是：“孟德尔所作的很多次杂交的结果，十分类似于奈特的结果，但孟德尔自以为发 现了各种杂种类型之间稳定的数量关系”。他所否定的正是孟德尔的成功之处，说明他根本不 理解孟德尔发现的意义
埋没孟德尔的发现一案,已经过去一百多年了。今天,孟德尔在科学史上的地位及其光辉业绩 已被充分肯定,以他的成果为基础的遗传学也已取得辉煌胜利,成为现今自然科学中发展最 快、变化最为剧烈的学科。然而,我们不应忘记,忽视孟德尔发现的代价是沉重的,它也许使 生物学的发展延缓了几十年。孟德尔的发现不被理解从而导致被埋没,主要应归咎于传统观念 的束缚。传统观念作为人们认识的一种惯性,对于保持人的认识的连续性和稳定性具有积极的 意义,但对于科学创新来说,却是一个大敌。历史上有很多新发现,常常由于束缚于传统的旧 观念,碰到鼻子上而被忽视和否定。科学的一大不幸就在于:人们常以怀疑和抵制新概念、新 学说的心理。一种新学说出来,人们常以种种方式来反驳、嘲笑、吹毛求疵,求全挑剔、不理 睬,以至拒之千里之外:相反,则安于原有的框框、迷恋于流行的观念。孟德尔事件,不过是 又一次证明,抵制新发现、新学说是人类难克服的“大自然的一项基本法则”。在日常学术生活 中,常常也可以看到有那样一些权威,他们在谈论自己的研究或某项工作时,是那样津津乐 道,而当听取或阅读别人(特别是初出茅庐的青年学者)的论文时,则不断摇头蹙眉,表现出 一种极不耐烦的样子。因此,我们医学生要时刻提醒自己,不要被传统观念捆住手脚,要时刻 牢记一个平凡的真理:科学的生命在于创新,科学的胜利在于冲破传统观念:要谦虚好学,不 要养成一种迷信权威、漠视小人物的偏见。盖世权威难免一失,无名小辈常有所得 (张咸宁左伋)
埋没孟德尔的发现一案，已经过去一百多年了。今天，孟德尔在科学史上的地位及其光辉业绩 已被充分肯定，以他的成果为基础的遗传学也已取得辉煌胜利，成为现今自然科学中发展最 快、变化最为剧烈的学科。然而，我们不应忘记，忽视孟德尔发现的代价是沉重的，它也许使 生物学的发展延缓了几十年。孟德尔的发现不被理解从而导致被埋没，主要应归咎于传统观念 的束缚。传统观念作为人们认识的一种惯性，对于保持人的认识的连续性和稳定性具有积极的 意义，但对于科学创新来说，却是一个大敌。历史上有很多新发现，常常由于束缚于传统的旧 观念，碰到鼻子上而被忽视和否定。科学的一大不幸就在于：人们常以怀疑和抵制新概念、新 学说的心理。一种新学说出来，人们常以种种方式来反驳、嘲笑、吹毛求疵，求全挑剔、不理 睬，以至拒之千里之外；相反，则安于原有的框框、迷恋于流行的观念。孟德尔事件，不过是 又一次证明，抵制新发现、新学说是人类难克服的“大自然的一项基本法则”。在日常学术生活 中，常常也可以看到有那样一些权威，他们在谈论自己的研究或某项工作时，是那样津津乐 道，而当听取或阅读别人（特别是初出茅庐的青年学者）的论文时，则不断摇头蹙眉，表现出 一种极不耐烦的样子。因此，我们医学生要时刻提醒自己，不要被传统观念捆住手脚，要时刻 牢记一个平凡的真理：科学的生命在于创新，科学的胜利在于冲破传统观念；要谦虚好学，不 要养成一种迷信权威、漠视小人物的偏见。盖世权威难免一失，无名小辈常有所得。 （张咸宁 左 伋）
第二章悲剧的 Avery 对于受过生命科学教育的人来说,脱氧核糖核酸(DNA)是生物遗传信息的载体,这似 乎已是一种常识。然而就在五十多年前,当 Avery(1877~1955)及其同事于1944年发表这 理论时,却引起了遗传学界的极大惊讶和怀疑。直到50年代中期,这一理论才为遗传学界 普遍接受。这样,年迈的 Avery也没能等到这一天便溘然长逝而失去了荣获诺贝尔奖的机会 这实在是20世纪科学史上的一大憾事。 发现DNA的遗传功能,始于1928年 Griffith所做的用肺炎双球菌感染小家鼠的实验。肺炎双 球菌基本上可以分为两个类型或品系。一个是有毒的光滑类型,简称为S型。一个是无毒的粗 糙类型,简称为R型。S型的细胞由相当发达的荚膜包裹着。荚膜由多糖构成,其作用是保护 细菌不受被感染的动物的正常抵抗机制所杀死,从而使人或小鼠致病(对人,它能导致肺炎 对小鼠,则导致败血症)。但在加热到致死程度后,S型细菌便失去致病能力。由于荚膜多糖 的血清学特性不同、化学结构各异,S型又可分成许多不同的亚型,如SI、SⅡ、SⅢ等。而 R型细胞没有合成荚膜的能力,所以不能使人或小家鼠致病。它不能合成荚膜的原因在于一个 控制UDPG-脱氢酶的基因发生了突变,R、S两型可以相互转化。 1928年, Griffith将肺炎球菌SⅡ在特殊条件下进行离体培养,从中分离出R型。当他把这种 R型的少量活细菌和大量已被杀死的SⅢ混合注射到小鼠体内以后,出乎意外,小鼠却被致死 了。剖检发现,小鼠的心血中有SⅢ细菌。 上述实验结果可以有三种解释:①(SⅢ细菌可能并未完全杀死。但这种解释不能成立,因为 单独注射经过处理的SⅢ时并不能致死小鼠:②R型已转变为S型。这一点也不能成立,因为 剖检发现的是SⅢ不是SⅡ,R型从SⅡ突变而来,理应转化为SⅡ:③R型从杀死的SⅢ获得 某种物质,导致类型转化,从而恢复了原先因基因突变而丧失的合成荚膜的能力。 Griffith肯 定了这种解释。这就是最早发现的转化现象 三年之后,研究者们发现,在有加热杀死的S型细菌存在的条件下,体外培养R型的培养物, 也可以产生这种转化作用。此后不到两年,又发现S型细菌的无细胞抽提物加到生长着的R型 培养物上,也能产生R向S的转化(R→S)。 于是,研究者们提出,加热杀死的S型细菌培养物或其无细胞抽提物中,一定存在着某种导致 细菌类型发生转化的物质,暂时称为转化因子”( transforming principle) 1944年,在纽约洛克菲勒研究所, Avery等人为了弄清转化因子的化学本质,开始对含有 R→S转化因子的SⅢ型细菌的无细胞抽提物进行分馏、纯化工作。他们根据染色体物质的绝 大部分是蛋白质的事实,曾一度推断蛋白质很可能是“转化因子”。然而,当他们使用一系列的
第二章 悲剧的 Avery 对于受过生命科学教育的人来说，脱氧核糖核酸（DNA）是生物遗传信息的载体，这似 乎已是一种常识。然而就在五十多年前，当 Avery（1877～1955）及其同事于 1944 年发表这 一理论时，却引起了遗传学界的极大惊讶和怀疑。直到 50 年代中期，这一理论才为遗传学界 普遍接受。这样，年迈的 Avery 也没能等到这一天便溘然长逝而失去了荣获诺贝尔奖的机会。 这实在是 20 世纪科学史上的一大憾事。 发现 DNA 的遗传功能，始于 1928 年 Griffith 所做的用肺炎双球菌感染小家鼠的实验。肺炎双 球菌基本上可以分为两个类型或品系。一个是有毒的光滑类型，简称为 S 型。一个是无毒的粗 糙类型，简称为 R 型。S 型的细胞由相当发达的荚膜包裹着。荚膜由多糖构成，其作用是保护 细菌不受被感染的动物的正常抵抗机制所杀死，从而使人或小鼠致病（对人，它能导致肺炎； 对小鼠，则导致败血症）。但在加热到致死程度后，S 型细菌便失去致病能力。由于荚膜多糖 的血清学特性不同、化学结构各异，S 型又可分成许多不同的亚型，如 SⅠ、SⅡ、SⅢ等。而 R 型细胞没有合成荚膜的能力，所以不能使人或小家鼠致病。它不能合成荚膜的原因在于一个 控制 UDPG-脱氢酶的基因发生了突变，R、S 两型可以相互转化。 1928 年，Griffith 将肺炎球菌 SⅡ在特殊条件下进行离体培养，从中分离出 R 型。当他把这种 R 型的少量活细菌和大量已被杀死的 SⅢ混合注射到小鼠体内以后，出乎意外，小鼠却被致死 了。剖检发现，小鼠的心血中有 SⅢ细菌。 上述实验结果可以有三种解释：①（SⅢ细菌可能并未完全杀死。但这种解释不能成立，因为 单独注射经过处理的 SⅢ时并不能致死小鼠；②R 型已转变为 S 型。这一点也不能成立，因为 剖检发现的是 SⅢ不是 SⅡ，R 型从 SⅡ突变而来，理应转化为 SⅡ；③R 型从杀死的 SⅢ获得 某种物质，导致类型转化，从而恢复了原先因基因突变而丧失的合成荚膜的能力。Griffith 肯 定了这种解释。这就是最早发现的转化现象。 三年之后，研究者们发现，在有加热杀死的 S 型细菌存在的条件下，体外培养 R 型的培养物， 也可以产生这种转化作用。此后不到两年，又发现 S 型细菌的无细胞抽提物加到生长着的 R 型 培养物上，也能产生 R 向 S 的转化（R→S）。 于是，研究者们提出，加热杀死的 S 型细菌培养物或其无细胞抽提物中，一定存在着某种导致 细菌类型发生转化的物质，暂时称为“转化因子”（transforming principle）。 1944 年，在纽约洛克菲勒研究所，Avery 等人为了弄清转化因子的化学本质，开始对含有 R→S 转化因子的 SⅢ型细菌的无细胞抽提物进行分馏、纯化工作。他们根据染色体物质的绝 大部分是蛋白质的事实，曾一度推断蛋白质很可能是“转化因子”。然而，当他们使用一系列的
化学法和酶催化法,把各种蛋白质、类脂、多糖和核糖核酸从抽提物中去掉之后,却发现抽提 物的剩余物质仍然保持把R型转化为S型的能力。于是,他们对自己的推断动摇了。最后,在 对抽提物进一步纯化之后,他们发现,只消把取自SⅢ细胞抽提物的纯化DNA,以低达六亿 分之一的剂量加在一个R型细胞的培养物中,仍然具有使R→SⅢ的转化能力。他们还发现, 从一个本身由R型转化产生的S型细菌的培养物中提取的DNA也能使R→S。于是,他们得 出结论:“转化因子”就是DNA。 Avery等人的试验和结论是对DNA认识史上的一次重大突 破,彻底改变了它在生物体内无足轻重的传统观念 可是, Avery等人在1944年所作的试验和结论,不仅没有使科学界立即接受DNA是遗传物质 的正确观念,反而引起了科学界许多人的极大惊讶和怀疑。当时主要有两种代表性的否定意 见。第一种认为,即使活性转化因子就是DNA,也可能只是通过对荚膜的形成有直接的化学 效应而发生的作用,不是由于它是遗传信息的载体而起作用的:第二种否定意见则根本不承认 DNA是遗传物质,认为不论纯化的DNA从数据上看是如何的纯净,它仍然可能藏留着一丝有 沾污性的蛋白质残余,说不定这就是有活性的转化因子 科学界的怀疑、否定,不但没有能动摇 Avery等人继续探索的坚定信心,反而加强了他们的信 念,为进一步明确、探索而奋斗。特别是他们在1949年所进行的实验,给了第一种怀疑论者 以致命一击。 他们从粗糙型(即R突变型)品系中分离出一个新的更加粗糙、更加不规则的突变型ER,并 且发现从R品系细胞中提取出来的DNA可以完成ER向R的转化。这样,就证明了在以往实 验中作为受体的R品系本身还带有一种转化因子。这种转化因子能把R品系仍然还具有的 点点残余的合成荚膜的能力转授给那个荚膜缺陷更甚的ER品系。不仅如此,他们还发现,将 从S品系(作为给体)提取的DNA加到ER品系(作为受体)中,也能实现ER向R的转 化。如果把这种第一轮的R转化物抽取一些加以培养,然后再加进S给体的DNA,便会出现 R向S的转化。这些发现使得那些曾抱有“DNA仅仅是在多糖荚膜合成中作为一种外源化学介 质进行干扰而导致转化作用”信念的人们,无言以对,只得认输 在同一年内,他们的其他实验还表明,肺炎球菌的DNA不但带有为荚膜形成所需要的信息 而且还带有对青霉素产生抗性的细胞结构的形成所需要的信息。荚膜的形成和对青霉素的抗性 似乎是由不同的DNA分子控制着。当这些实验结果在《PNAS》上发表之后,一切认为DNA 的转化作用是生理性的而不是遗传性的各种奇谈怪论便消失无踪了 针对第二种否定意见, Avery等于1946年用蛋白水解酶、核糖核酸酶和DNA酶分别处理肺炎 球菌的细胞抽提物。结果表明,前两种酶根本不影响抽提物的生物学效能,然而只消碰一碰后 者,抽提物的转化活性便立即被完全破坏掉。这一结果进一步证明了DNA作为遗传信息载体
化学法和酶催化法，把各种蛋白质、类脂、多糖和核糖核酸从抽提物中去掉之后，却发现抽提 物的剩余物质仍然保持把 R 型转化为 S 型的能力。于是，他们对自己的推断动摇了。最后，在 对抽提物进一步纯化之后，他们发现，只消把取自 SⅢ细胞抽提物的纯化 DNA，以低达六亿 分之一的剂量加在一个 R 型细胞的培养物中，仍然具有使 R→SⅢ的转化能力。他们还发现， 从一个本身由 R 型转化产生的 S 型细菌的培养物中提取的 DNA 也能使 R→S。于是，他们得 出结论：“转化因子”就是 DNA。Avery 等人的试验和结论是对 DNA 认识史上的一次重大突 破，彻底改变了它在生物体内无足轻重的传统观念。 可是，Avery 等人在 1944 年所作的试验和结论，不仅没有使科学界立即接受 DNA 是遗传物质 的正确观念，反而引起了科学界许多人的极大惊讶和怀疑。 当时主要有两种代表性的否定意 见。第一种认为，即使活性转化因子就是 DNA，也可能只是通过对荚膜的形成有直接的化学 效应而发生的作用，不是由于它是遗传信息的载体而起作用的；第二种否定意见则根本不承认 DNA 是遗传物质，认为不论纯化的 DNA 从数据上看是如何的纯净，它仍然可能藏留着一丝有 沾污性的蛋白质残余，说不定这就是有活性的转化因子。 科学界的怀疑、否定，不但没有能动摇 Avery 等人继续探索的坚定信心，反而加强了他们的信 念，为进一步明确、探索而奋斗。特别是他们在 1949 年所进行的实验，给了第一种怀疑论者 以致命一击。 他们从粗糙型（即 R 突变型）品系中分离出一个新的更加粗糙、更加不规则的突变型 ER，并 且发现从 R 品系细胞中提取出来的 DNA 可以完成 ER 向 R 的转化。这样，就证明了在以往实 验中作为受体的 R 品系本身还带有一种转化因子。这种转化因子能把 R 品系仍然还具有的一 点点残余的合成荚膜的能力转授给那个荚膜缺陷更甚的 ER 品系。不仅如此，他们还发现，将 从 S 品系（作为给体）提取的 DNA 加到 ER 品系（作为受体）中，也能实现 ER 向 R 的转 化。如果把这种第一轮的 R 转化物抽取一些加以培养，然后再加进 S 给体的 DNA，便会出现 R 向 S 的转化。这些发现使得那些曾抱有“DNA 仅仅是在多糖荚膜合成中作为一种外源化学介 质进行干扰而导致转化作用”信念的人们，无言以对，只得认输。 在同一年内，他们的其他实验还表明，肺炎球菌的 DNA 不但带有为荚膜形成所需要的信息， 而且还带有对青霉素产生抗性的细胞结构的形成所需要的信息。荚膜的形成和对青霉素的抗性 似乎是由不同的 DNA 分子控制着。当这些实验结果在《PNAS》上发表之后，一切认为 DNA 的转化作用是生理性的而不是遗传性的各种奇谈怪论便消失无踪了。 针对第二种否定意见，Avery 等于 1946 年用蛋白水解酶、核糖核酸酶和 DNA 酶分别处理肺炎 球菌的细胞抽提物。结果表明，前两种酶根本不影响抽提物的生物学效能，然而只消碰一碰后 者，抽提物的转化活性便立即被完全破坏掉。这一结果进一步证明了 DNA 作为遗传信息载体
的功能。他们继续对转化因子进行化学提纯。到1949年时,已经能把附着在活性DNA上的蛋 白质含量降低到0.02% 尽管如此,在1949年,这些实验结果仍然没能使怀疑论者相信DNA是遗传变化的原因所在。 甚至到1950年,有人仍对 Avery的转化因子试验结论持怀疑态度,认为“很可能就是DNA而 不是其它的东西是对转化活性有责的,但还没有得到证实。在活性因子的纯化过程中,越来越 多的附着在DNA上的蛋白质被去掉了,但很难消除这样的可能性,即可能还有微量的蛋白质 附着在DNA上,虽然无法通过所采用的各种检验法把它们侦察出来,因此对DNA本身是否 就是转化介质还存在一些疑问 后来,随着对DNA化学本性的足够了解,特别是1952年 Hershey和 Chase证明了噬菌体 DNA能携带母体病毒的遗传信息到后代中去以后,科学界才终于接受了DNA是遗传信息载体 的理论。美国分子遗传学家 Staint写道:“这项理论到1950年后好像突然出现在空中似的,到 了1952年已被许多分子遗传学家奉为金科玉律” 科学界对 Avery等人的理论的怀疑,也反映到诺贝尔奖评选委员会中。当 Avery提出他们的理 论以后,曾有人提议 Avery应获这种最高奖励。但鉴于科学界对其理论还抱有怀疑,诺贝尔奖 评选委员会认为推迟发奖更为合适。可是,当对他的成就的争议平息、诺贝尔奖评选委员会准 备授奖之时, Avery已经撒手人寰。诺贝尔奖评选委员会只好惋惜地承认:“ Avery于1944年 关于DNA携带信息的发现代表了遗传学领域中一个最重要的成就,他没能得到诺贝尔奖金是 很遗憾的 Avery等人的科学发现为什么迟迟得不到科学界的承认呢?这当然不是由于他们的学术地位低 下所致,因为 Avery那时已经是细菌学界的一员老将。不是由于出版机构的压抑,因为他们的 论文在著名的《 Journal of Experimental Medicine》上得到了及时发表。也不是由于他们的研究 超越了时代或离开了研究的主流趋势,因为当时有许多人都在研究Grit发现的新现象。 Avery的发现的蒙难主要由于认识论方面的一些原因造成的 第一,传统观念的束缚。无庸否认,大家早就怀疑过DNA在遗传过程中是否有一定的功能 特别是自从 Feulgen于1924年证明了DNA是染色体的一个主要组分之后。但是,由于科学研 究发展的特定历史进程,人们对蛋白质的研究更为充分,对它的重要性和分子结构的认识比较 深入:而对DNA的研究就非常不够,因而人们也就很难设想DNA能够作为遗传信息的载 体。在一段相当长的时间内,DNA不像蛋白质那样引人注意。这除了它不像蛋白质(特别是 酶)那样到处都是,且到处都是活跃以外,重要的一点还在于结构上似乎没有蛋白质那样变化 多端,具有个性(同一生物体中的异源蛋白质之间,或者不同生物体中的同源蛋白质之间,在 结构的特异性上存在着极大的差异)。直到20世纪30年代后期,科学界还普遍坚持 Levine在 20年代提出的DNA结构的四核苷酸假说”,认为DNA只不过是一种含有腺苷酸、鸟苷酸、胸
的功能。他们继续对转化因子进行化学提纯。到 1949 年时，已经能把附着在活性 DNA 上的蛋 白质含量降低到 0.02％。 尽管如此，在 1949 年，这些实验结果仍然没能使怀疑论者相信 DNA 是遗传变化的原因所在。 甚至到 1950 年，有人仍对 Avery 的转化因子试验结论持怀疑态度，认为“很可能就是 DNA 而 不是其它的东西是对转化活性有责的，但还没有得到证实。在活性因子的纯化过程中，越来越 多的附着在 DNA 上的蛋白质被去掉了，但很难消除这样的可能性，即可能还有微量的蛋白质 附着在 DNA 上，虽然无法通过所采用的各种检验法把它们侦察出来，因此对 DNA 本身是否 就是转化介质还存在一些疑问”。 后来，随着对 DNA 化学本性的足够了解，特别是 1952 年 Hershey 和 Chase 证明了噬菌体 DNA 能携带母体病毒的遗传信息到后代中去以后，科学界才终于接受了 DNA 是遗传信息载体 的理论。美国分子遗传学家 Staint 写道：“这项理论到 1950 年后好像突然出现在空中似的，到 了 1952 年已被许多分子遗传学家奉为金科玉律”。 科学界对 Avery 等人的理论的怀疑，也反映到诺贝尔奖评选委员会中。当 Avery 提出他们的理 论以后，曾有人提议 Avery 应获这种最高奖励。但鉴于科学界对其理论还抱有怀疑，诺贝尔奖 评选委员会认为推迟发奖更为合适。可是，当对他的成就的争议平息、诺贝尔奖评选委员会准 备授奖之时，Avery 已经撒手人寰。诺贝尔奖评选委员会只好惋惜地承认：“Avery 于 1944 年 关于 DNA 携带信息的发现代表了遗传学领域中一个最重要的成就，他没能得到诺贝尔奖金是 很遗憾的”。 Avery 等人的科学发现为什么迟迟得不到科学界的承认呢？这当然不是由于他们的学术地位低 下所致，因为 Avery 那时已经是细菌学界的一员老将。不是由于出版机构的压抑，因为他们的 论文在著名的《Journal of Experimental Medicine》上得到了及时发表。也不是由于他们的研究 超越了时代或离开了研究的主流趋势，因为当时有许多人都在研究 Griffith 发现的新现象。 Avery 的发现的蒙难主要由于认识论方面的一些原因造成的。 第一，传统观念的束缚。无庸否认，大家早就怀疑过 DNA 在遗传过程中是否有一定的功能， 特别是自从 Feulgen 于 1924 年证明了 DNA 是染色体的一个主要组分之后。但是，由于科学研 究发展的特定历史进程，人们对蛋白质的研究更为充分，对它的重要性和分子结构的认识比较 深入；而对 DNA 的研究就非常不够，因而人们也就很难设想 DNA 能够作为遗传信息的载 体。在一段相当长的时间内，DNA 不像蛋白质那样引人注意。这除了它不像蛋白质（特别是 酶）那样到处都是，且到处都是活跃以外，重要的一点还在于结构上似乎没有蛋白质那样变化 多端，具有个性（同一生物体中的异源蛋白质之间，或者不同生物体中的同源蛋白质之间，在 结构的特异性上存在着极大的差异）。直到 20 世纪 30 年代后期，科学界还普遍坚持 Levine 在 20 年代提出的“DNA 结构的四核苷酸假说”，认为 DNA 只不过是一种含有腺苷酸、鸟苷酸、胸
腺苷酸和胞苷酸4种残基各一个的四核苷酸而已。到了40年代早期,尽管已经认识到DNA分 子质量实际上要比四核苷酸理论所要求的大得多,但是仍然普遍地相信四核苷乃是那较大的 DN聚合体的基本重复单元,其中4个嘌呤和嘧啶碱基都依次按规定的序列而被重复着。DNA 被看成如同淀粉等聚合物一样的一种单调、均匀的大分子。在这种情况下,对于DNA在各种 染色体中的普遍存在,人们一般都纯粹是从生理上和结构上来解释,而把基因的信息作用往往 归因于染色体里的蛋白质。所以,当 Avery等人将他们的结论公布于世时,许多科学家便不免 投之以怀疑的目光。事实上,发现者本身也没有完全摆脱传统观念的束缚。在他们的论文中只 愿意说DNA或许是“转化因子的基本单位”。他们不愿意将他们的发现推广为一般结论,并且 特别声明,“当然可能,被描述物质的生物学活性不是核酸的内在特性,而是由于吸收在核酸 中的少量其他物质,或者是与核酸紧密结合着、以至无法检测到的物质”。 Avery及其合作者 的这种措词,被有的科学史家称为是“几乎神经过敏地回避了DNA是基因、基因只不过是 DNA'这个主张。的确, Avery等人在提出他们的理论时,是极其谨慎的。他们在论文中说: “如果这项关于转化因子的本性的研究结果获得证实的话,那么核酸就必然被认为具有生物学 的特异性,它们的化学基础尚有待于确定”。 第二,错误地总结经验造成的因噎废食。就在 Avery等人做出上述结论的20年之间,著名生 物学家、1915年诺贝尔化学奖获得者 Willstatter实验中由于采用的酶溶液过于稀释之故,以 至用通常的化学检验法显示不出它的蛋白质含量,但仍存在催化活性,于是便做出了酶不是蛋 白质的错误结论,宣称己经制成了不含蛋白质的酶的制备物。由于这种结论出自权威之口,人 们信以为真,结果使对酶的研究推迟达10年之久。1944年时,科学界对这种前车之鉴仍记忆 犹新。所以,当 Avery等人公布他们的结论后,害怕再受骗的科学界便不敢再盲然唯这位权威 而是从,迟迟不予认可了。播种苦果的是己故权威 Willstatter,而蒙受苦果之害的是在世权威 Avery等人及其科学发现的不幸遭遇,向我们提出了许多值得深思的问题。首先,作为一个科 学工作者,我们应当努力克服思想上的保守性和片面性,做到不为流行观念所束缚,努力去揭 示未曾为大多数人所注目的新领域:做到正确总结经验教训,不能因噎废食。其次,作为一个 科研管理工作者,我们不仅应对那些成果在短期内就得到证实的发现者给予奖励,而且也应对 那些其成果需要很长时间才能得到证实的卓越发现者(特别是其中的高龄科学家),及时给予 认可。试想一下,如果诺贝尔奖金评选委员会当初不是坚持“最好等到脱氧核糖核酸的转化机 制更多地为人们所了解的时候再说”这种优柔态度,怎么能会造成那种结局而追悔不及地承认 是“实属憾事”呢?! (张咸宁左伋)
腺苷酸和胞苷酸 4 种残基各一个的四核苷酸而已。到了 40 年代早期，尽管已经认识到 DNA 分 子质量实际上要比四核苷酸理论所要求的大得多，但是仍然普遍地相信四核苷乃是那较大的 DN 聚合体的基本重复单元，其中 4 个嘌呤和嘧啶碱基都依次按规定的序列而被重复着。DNA 被看成如同淀粉等聚合物一样的一种单调、均匀的大分子。在这种情况下，对于 DNA 在各种 染色体中的普遍存在，人们一般都纯粹是从生理上和结构上来解释，而把基因的信息作用往往 归因于染色体里的蛋白质。所以，当 Avery 等人将他们的结论公布于世时，许多科学家便不免 投之以怀疑的目光。事实上，发现者本身也没有完全摆脱传统观念的束缚。在他们的论文中只 愿意说 DNA 或许是“转化因子的基本单位”。他们不愿意将他们的发现推广为一般结论，并且 特别声明，“当然可能，被描述物质的生物学活性不是核酸的内在特性，而是由于吸收在核酸 中的少量其他物质，或者是与核酸紧密结合着、以至无法检测到的物质”。Avery 及其合作者 的这种措词，被有的科学史家称为是“几乎神经过敏地回避了 DNA 是基因、基因只不过是 DNA”这个主张。的确，Avery 等人在提出他们的理论时，是极其谨慎的。他们在论文中说： “如果这项关于转化因子的本性的研究结果获得证实的话，那么核酸就必然被认为具有生物学 的特异性，它们的化学基础尚有待于确定”。 第二，错误地总结经验造成的因噎废食。就在 Avery 等人做出上述结论的 20 年之间，著名生 物学家、1915 年诺贝尔化学奖获得者 Willstatter 在实验中由于采用的酶溶液过于稀释之故，以 至用通常的化学检验法显示不出它的蛋白质含量，但仍存在催化活性，于是便做出了酶不是蛋 白质的错误结论，宣称已经制成了不含蛋白质的酶的制备物。由于这种结论出自权威之口，人 们信以为真，结果使对酶的研究推迟达 10 年之久。1944 年时，科学界对这种前车之鉴仍记忆 犹新。所以，当 Avery 等人公布他们的结论后，害怕再受骗的科学界便不敢再盲然唯这位权威 而是从，迟迟不予认可了。播种苦果的是已故权威 Willstatter，而蒙受苦果之害的是在世权威 Avery。 Avery 等人及其科学发现的不幸遭遇，向我们提出了许多值得深思的问题。首先，作为一个科 学工作者，我们应当努力克服思想上的保守性和片面性，做到不为流行观念所束缚，努力去揭 示未曾为大多数人所注目的新领域；做到正确总结经验教训，不能因噎废食。其次，作为一个 科研管理工作者，我们不仅应对那些成果在短期内就得到证实的发现者给予奖励，而且也应对 那些其成果需要很长时间才能得到证实的卓越发现者（特别是其中的高龄科学家），及时给予 认可。试想一下，如果诺贝尔奖金评选委员会当初不是坚持“最好等到脱氧核糖核酸的转化机 制更多地为人们所了解的时候再说”这种优柔态度，怎么能会造成那种结局而追悔不及地承认 是“实属憾事”呢？！ （张咸宁 左 伋）
第三章遗憾的徐道觉 当明确了染色体就是遗传基因的载体之后,遗传学家们最感兴趣的问题之一就是人类到底有多 少条染色体。但由于当时染色体制备技术的限制,在显微镜下许多染色体重叠在一起难以分 辨,所以学者们所报告的人类染色体数目各不相同。 1923年,美国遗传学权威、得克萨斯大学校长 Paint(1889-1969)提出人体的染色体数目为 2n=48。这后来作为一条定论充斥于各种教科书和百科全书。直到1956年美籍华裔学者蒋有 兴(TjoJ)和 Levan才首先正确鉴定了人类染色体是2n=46条而不是48条(蒋有兴因此 荣获了美国肯尼迪国际奖)。但首先观察到46条染色体数目的却是美籍华裔科学家徐道觉 ( Hsu tc,1917-2003) 20世纪50年代初,徐道觉在美国得克萨斯大学取得博士学位以后,鉴于当时的处境,只得抛 弃自己拿手的果蝇遗传学研究,经 White教授推荐到 Pomerat的实验室出事研究培养中的人和 哺乳类细胞的核现象。他先用了半年的时间学习如何建立培养物,拍摄相差显微镜照片、缩时 电影等技术。但当他试图观察细胞的染色体时,却发现它们拥挤在一起,如同在组织切片中 样,是没有指望“突破”这一难关的。尽管他喜欢这个实验室,却又怀念起过去研究的果蝇 甚至想再回去搞果蝇遗传学。 徐道觉曾师从我国最著名的遗传学家谈家桢先生,被欣赏为最有出息的学生。因此,事业的停 顿让他感到十分失望和沮丧,度日如年的悲观情绪萦绕在他的心头。但就在此时,“奇迹”发 生了。一天晩上,徐道觉照常到实验室做研究。在一些治疗性流产的胚胎组织(皮肤和脾)培 养标本中,他按照常规操作步骤用盐溶液冲洗细胞时,竟然在显微镜下看到了铺展很好的染色 体!他简直不敢相信自己的眼睛,到实验室外的咖啡馆里喝了一杯咖啡,清醒头脑之后再回到 实验桌上,仍然观察到了同样的现象。没有1个分裂相有纺锤体定向,没有1个分裂细胞显示 细胞分裂中期的边界,都不是典型的中期。他试图研究另一些标本并建立更多的培养物,但再 也未得到分散得那样好的标本。他揣测一定是在人脾培养物中出现了什么“差错”,花了大约 3个月时间力图从各个因素的试验中寻找其“奥秘”一—包括培养基的成分、培养条件、培养 温度、秋水仙素、固定和染色等。直到1952年4月当他改变平衡盐溶液的张力时才获得成 功。当他把蒸馏水和平衡盐溶液相混合以减低张力时,“奇迹”又重新出现了。他立即想到, 手头这个强有力的工具也许对付另一些细胞材料。果然不出所料,这一手段对所有生物和所有 培养物一概都是适用的。可以肯定,在3个月之前出现的“奇迹”一定是实验室中的某一位技 术员在配制平衡盐溶液时读错了刻度标尺以致配为低渗液的缘故,使得徐道觉成功地将低渗透
第三章 遗憾的徐道觉 当明确了染色体就是遗传基因的载体之后，遗传学家们最感兴趣的问题之一就是人类到底有多 少条染色体。但由于当时染色体制备技术的限制，在显微镜下许多染色体重叠在一起难以分 辨，所以学者们所报告的人类染色体数目各不相同。 1923 年，美国遗传学权威、得克萨斯大学校长 Paint（1889－1969）提出人体的染色体数目为 2n＝48。这后来作为一条定论充斥于各种教科书和百科全书。直到 1956 年美籍华裔学者蒋有 兴（Tjio JH）和 Levan 才首先正确鉴定了人类染色体是 2n＝46 条而不是 48 条（蒋有兴因此 荣获了美国肯尼迪国际奖）。但首先观察到 46 条染色体数目的却是美籍华裔科学家徐道觉 （Hsu TC，1917－2003）。 20 世纪 50 年代初，徐道觉在美国得克萨斯大学取得博士学位以后，鉴于当时的处境，只得抛 弃自己拿手的果蝇遗传学研究，经 White 教授推荐到 Pomerat 的实验室出事研究培养中的人和 哺乳类细胞的核现象。他先用了半年的时间学习如何建立培养物，拍摄相差显微镜照片、缩时 电影等技术。但当他试图观察细胞的染色体时，却发现它们拥挤在一起，如同在组织切片中一 样，是没有指望“突破”这一难关的。尽管他喜欢这个实验室，却又怀念起过去研究的果蝇， 甚至想再回去搞果蝇遗传学。 徐道觉曾师从我国最著名的遗传学家谈家桢先生，被欣赏为最有出息的学生。因此，事业的停 顿让他感到十分失望和沮丧，度日如年的悲观情绪萦绕在他的心头。但就在此时，“奇迹”发 生了。一天晚上，徐道觉照常到实验室做研究。在一些治疗性流产的胚胎组织（皮肤和脾）培 养标本中，他按照常规操作步骤用盐溶液冲洗细胞时，竟然在显微镜下看到了铺展很好的染色 体！他简直不敢相信自己的眼睛，到实验室外的咖啡馆里喝了一杯咖啡，清醒头脑之后再回到 实验桌上，仍然观察到了同样的现象。没有 1 个分裂相有纺锤体定向，没有 1 个分裂细胞显示 细胞分裂中期的边界，都不是典型的中期。他试图研究另一些标本并建立更多的培养物，但再 也未得到分散得那样好的标本。他揣测一定是在人脾培养物中出现了什么“差错”，花了大约 3 个月时间力图从各个因素的试验中寻找其“奥秘”——包括培养基的成分、培养条件、培养 温度、秋水仙素、固定和染色等。直到 1952 年 4 月当他改变平衡盐溶液的张力时才获得成 功。当他把蒸馏水和平衡盐溶液相混合以减低张力时，“奇迹”又重新出现了。他立即想到， 手头这个强有力的工具也许对付另一些细胞材料。果然不出所料，这一手段对所有生物和所有 培养物一概都是适用的。可以肯定，在 3 个月之前出现的“奇迹”一定是实验室中的某一位技 术员在配制平衡盐溶液时读错了刻度标尺以致配为低渗液的缘故，使得徐道觉成功地将低渗透
液技术运用到人体染色体的研究上,使染色体得以很好地铺展,不再重叠,可以清晰地进行观 察。遗憾的是,迄今仍不知道这位“女英雄”的姓名,正是这位女士的粗心大意对细胞遗传学 的发展做出了意外的“贡献”。由此,徐道觉确认了正确的人类染色体数目:2n=46 利用低渗液处理染色体标本是人类细胞遗传学和脊椎动物细胞遗传学得以发展的一个重要转 折,是染色体研究中不可缺少的一个环节。但由于受到 Paint人类48条染色体结论的影响, 徐道觉未能确认自己所观察到的46条染色体的事实(他确认了,可是并没有发布),也许是 面对众多的权威不敢于发布,也许是认为条件未成熟不肯轻易发布,也许……总之,他终于没 有发布。他没有发布,对整个科学界来说,无疑是一个不小的损失,而对他个人来说,实在是 个莫大的遗憾 955年,华裔学者蒋有兴与瑞典学者 Levan通过实验确认了人体的46条染色体,并毫不犹豫 地、勇敢地向 Paint的“定论”挑战,于第2年公布了这一发现。很快获得了众口一词的赞 同。至此,关于人类染色体数目的探索大功告成。于是,46条人体染色体的发现权便属于这 位敢于向权威挑战的华裔科学家,而不属于在他之前的发现者。 1957年,蒋有兴来到丹麦首都哥本哈根做了一场关于人类染色体的学术报告,在听众中有 位法国的医生 Le june。此前, Le june曾接触过许多患有先天愚型(Dow综合征)患儿的病 例,他听了报告后立即想到,这种病会不会是染色体异常所导致的。他回国后,马上投入了对 于患儿染色体的观察研究。1959年, Le june发现先天愚型患儿的体细胞内比正常人多了一条 21号染色体。这是人类发现的第一种染色体异常导致的疾病 长期以来,人类的许多遗传性疾病和先天性的畸形、综合征的病因一直困扰医学界。 Le june 的发现,不仅为探明这些疾病的病因开辟了新的途径,而且开创了医学研究的一个新领域 医学细胞遗传学。1960年,科学家发现慢性粒细胞性白血病患者的Ph染色体。20世纪70年 代又相继出现了多种染色体显带技术,提高了染色体分析的精确性。迄今,已正式命名的染色 体异常综合征有100多种,发现各种染色体异常5000余种。染色体病的检查已经成为临床诊 断和产前诊断的常规内容。 后来,一位科学家在评述徐道觉的终身科学遗憾时说:“这好比一位足球运动员,已经把球带 到了必进的12码区,可是,他没有起脚,因而失去了临门一脚获得成功的惊喜。” (张咸宁左伋)
液技术运用到人体染色体的研究上，使染色体得以很好地铺展，不再重叠，可以清晰地进行观 察。遗憾的是，迄今仍不知道这位“女英雄”的姓名，正是这位女士的粗心大意对细胞遗传学 的发展做出了意外的“贡献”。由此，徐道觉确认了正确的人类染色体数目：2n＝46。 利用低渗液处理染色体标本是人类细胞遗传学和脊椎动物细胞遗传学得以发展的一个重要转 折，是染色体研究中不可缺少的一个环节。但由于受到 Paint 人类 48 条染色体结论的影响， 徐道觉未能确认自己所观察到的 46 条染色体的事实（他确认了，可是并没有发布），也许是 面对众多的权威不敢于发布，也许是认为条件未成熟不肯轻易发布，也许……总之，他终于没 有发布。他没有发布，对整个科学界来说，无疑是一个不小的损失，而对他个人来说，实在是 一个莫大的遗憾。 1955 年，华裔学者蒋有兴与瑞典学者 Levan 通过实验确认了人体的 46 条染色体，并毫不犹豫 地、勇敢地向 Paint 的“定论”挑战，于第 2 年公布了这一发现。很快获得了众口一词的赞 同。至此，关于人类染色体数目的探索大功告成。于是，46 条人体染色体的发现权便属于这 位敢于向权威挑战的华裔科学家，而不属于在他之前的发现者。 1957 年，蒋有兴来到丹麦首都哥本哈根做了一场关于人类染色体的学术报告，在听众中有一 位法国的医生 Lejune。此前，Lejune 曾接触过许多患有先天愚型（Down 综合征）患儿的病 例，他听了报告后立即想到，这种病会不会是染色体异常所导致的。他回国后，马上投入了对 于患儿染色体的观察研究。1959 年，Lejune 发现先天愚型患儿的体细胞内比正常人多了一条 21 号染色体。这是人类发现的第一种染色体异常导致的疾病。 长期以来，人类的许多遗传性疾病和先天性的畸形、综合征的病因一直困扰医学界。Lejune 的发现，不仅为探明这些疾病的病因开辟了新的途径，而且开创了医学研究的一个新领域—— 医学细胞遗传学。1960 年，科学家发现慢性粒细胞性白血病患者的 Ph 染色体。20 世纪 70 年 代又相继出现了多种染色体显带技术，提高了染色体分析的精确性。迄今，已正式命名的染色 体异常综合征有 100 多种，发现各种染色体异常 5000 余种。染色体病的检查已经成为临床诊 断和产前诊断的常规内容。 后来，一位科学家在评述徐道觉的终身科学遗憾时说：“这好比一位足球运动员，已经把球带 到了必进的 12 码区，可是，他没有起脚，因而失去了临门一脚获得成功的惊喜。” （张咸宁 左 伋）