2003年06月25日16:09


摩尔根和他的实验室

  摩尔根(1866—1945),美国著名遗传学家,现代遗传学奠基人之一,提出了遗传学三条基本定律中的基因连锁互换定律,确立了基因作为遗传单位的基本概念,并因此而获得1933年诺贝尔生理学和医学奖。

  有专家说:“中国的医学专家们应当加强合作,加快科研进程,积极总结经验,让国际上充分认识和了解中国在防治非典上取得的成果。”读一读《摩尔根——遗传学的冒险者》一书,一定会有所启示。

  “蝇室”

  1910年初秋,摩尔根开始将一支特殊的由大学生和研究生组成的学生队伍带进他的实验室。被亲切地称为“蝇室”的摩尔根实验室,坐落在哥伦比亚大学的斯赫梅霍恩馆(生物学)的顶层。它是一间小屋,16英尺×23英尺,里面满满地安放了8张书桌。1927年作为博士后与摩尔根小组一起工作的杜布然斯基,描述了当他发现蝇室的书桌抽屉里到处都是靠吃果蝇食物为生的蟑螂时的惊奇(还有一点儿厌恶)。实验室的左边有一间小办公室供摩尔根和他的长期总助理伊迪丝·华莱士(1881~1964)使用。正是在这间屋子里,华莱士为小组的出版物辛勤绘制了大量精美的插图。

  摩尔根组建工作小组的方式也是很有趣的。摩尔根接纳进入该小组的先决条件是艰苦工作和对生物学的全力投入。而摩尔根也非常聪明地认识到了他自己的不足。他需要那些能力上与他自己互补的人与他一起工作。他挑选布里奇斯、斯特蒂文特和穆勒是明智的。这3位学生都获得了哥伦比亚大学的学士学位,而且他们全都留了下来,在摩尔根的指导下攻读博士学位。1910~1920年间,虽然还有许多作为合作研究员或博士后研究员曾来过果蝇实验室,在该实验室工作过1年或1年以上,并且所有这些人都对果蝇工作做出了重要贡献,但与摩尔根一起度过1910~1915年这段最引人注目的丰收年月的是布里奇斯、穆勒和斯特蒂文特。

  个性独特的三驾马车

  摩尔根允许进入蝇室的3位大学生每一位都有独特的个性,从好些方面都有助于工作的顺利开展。

  斯特蒂文特在亚拉巴马长大,由于他父亲有饲养纯种赛马的嗜好,所以他对遗传学产生了兴趣。在读过庞尼特关于孟德尔学说的书之后,他知道在大学中最想追求的便是研究遗传学。1910年与摩尔根首次见面后,他自然与之建立了工作关系。斯特蒂文特是慢而有耐性但思维非常敏锐的人,他寡言少语,他与摩尔根一样有着共同广泛的生物学兴趣,包括进化、细胞学、胚胎学、分类学和遗传学很多方面的主题。与摩尔根不同的是,他对宣传和推广有关果蝇的工作(或任何其他的工作)兴趣不大。他的写作风格非常务实,极少表达情感,有时有点枯燥。虽然他从事过果蝇很多方面的工作,但那些年他主要的贡献在于绘制染色体图谱以及通过对育种结果的分析绘制种质结构图。斯特蒂文特一直在设计新的交配组合以便更精确地确定特殊基因间的相对位置。

  卡尔文·布里奇斯是一位杰出的研究员。他生长于纽约州的北部,1909年获得了康奈尔和哥伦比亚两所大学的奖学金。在师从摩尔根获得博士学位后,布里奇斯留在哥伦比亚大学任华盛顿卡内基研究所的研究助理,甚至1928年他随小组到了加利福尼亚之后也一直留任此职。在果蝇小组,他主要关注的是细胞学工作:研究果蝇交配之后不同后代细胞中的染色体。布里奇斯的工作对于建立育种数据与染色体结构之间的密切联系有很大帮助。布里奇斯思维的广度和对待生物学诸多问题的兴趣都不及摩尔根,但他对细节有极大的耐心,其操作和工程方面的技术超过了小组中所有的其他成员。他思维严谨,而他的个性则开放到了这样的程度:他会花无数时间在实验室中帮助新学生掌握压片和染色体标本染色等严格的细胞学技术。

  赫尔曼·约瑟夫·穆勒出生于纽约市,是一个第一代钢铁工人的儿子。由于在高中表现很好,穆勒进入哥伦比亚大学时有奖学金,并很快对生物学特别是遗传与进化发生了兴趣。1912年他作为全职学生进入了蝇室,1916年完成了博士学位。像摩尔根一样,穆勒对生物学的各个方面均有广泛的兴趣,他出版的著作包括了从辐射危险到优生学、科幻故事和进化等主题的多篇文章。他是一位激进的人,对待他自己和所做的一切都非常严肃;他缺少摩尔根、斯特蒂文特和布里奇斯所具有的幽默感。1910至1916年期间,穆勒对果蝇工作的主要贡献在于对交换、干扰(抑制交换的过程)的分析,以及发展了用于跟踪染色体从父本传到子代的标记。穆勒的思想颇具创造性,而且他擅长数学和定量工作。常听说如果小组里的某人有重要的绘图上的问题,需要一些特殊的标记,穆勒能很快利用适当的突变体与染色体恰当的组合制造出一个果蝇品系。

  师生互补

  摩尔根小组的这3位原始成员与他们的老师在能力上是互补的。摩尔根从未擅长过数学;他思维精密,尽管主要不属于定量的。斯特蒂文特、穆勒和布里奇斯都比摩尔根更容易与数字打交道。他们都能掌握设计严格配对的复杂推理。摩尔根会建议什么问题需要解决,但常常是斯特蒂文特或穆勒设计出实际的实验(即决定用什么雌性与什么雄性交配)。摩尔根总是处于正确的轨道,在感觉需要了解什么的方面常领先于别人,但他常常让别人去准确决定如何才能最有效地发现。而且,摩尔根常常被描绘为活动旋风的中心:写作、交谈、统计果蝇——总是在做着某些事并常常差不多同时做好几件事(尽管需要时他能集中精力)。斯特蒂文特、穆勒和布里奇斯他们之间谈得很多,但他们在一个时间只是集中于一件事。因此,在很重要的程度上,正是由于不同类型的人共同参与才使果蝇核心小组如此高效率。

  摩尔根小组独一无二的特点是提出主要观点并加以实施的那种氛围。4位核心组员之间总有一种平等交换意见的感觉,而对所有其他在蝇室呆过一段时间的人来说,这种精神则有不等程度的减弱,摩尔根小组最好的时光便是富有幽默和对工作全身心投入的连续交谈。

  摩尔根、布里奇斯、斯特蒂文特偶尔还有在那儿的其他人——常坐在那间小屋四周的桌子旁边,推敲新的观点和新的假说。穆勒曾简要记述了对这种经常进行的相互交流的回忆:“我们保持时快时慢,常常是散漫的谈话,就像事情发生的那样。我们无拘无束地对另一人讲话。‘噢,’布里奇斯会说,‘我刚从结果中发现了一桩奇怪的事。’于是我们全都讨论这件事,我可能提出建议说下步该做什么……就这样,我们仅仅以一种非正式的方式彼此之间进行交谈;很少达到所谓的哲学水平。”斯特蒂文特说的有点儿不同,带着一些幽默:“每个人做他自己的实验,很少或不受监管,但小组里自由讨论每一个新的结果。这儿没有咖啡休息时间或用于讨论的特别安排。取而代之的是所有的日子,每一天都进行讨论,计划和争论。有时我都纳闷谈了那么多的话以后工作到底是怎样做出来的。”但这种交谈很重要,因为通过它新想法得以交流、提出并加以分析,并在许多情况下引入这个或那个新实验中加以证实。

  非凡的成就

  正是通过这样的交流,小组中不同成员各自不同的兴趣和特点在整个工作项目中才得以形成合力。例如,穆勒特别精通于设计将库中的果蝇与新的突变体进行杂交。因而,当某种新的条件出现时,他建议用什么种可以培育出它来,常常是非常有用的。另一方面,当提出一个细胞学问题时,布里奇斯的技术是很有价值的。而在1912~1915年期间所有的交流都是平等的,看上去很真诚,在很大程度上并未被个人间的憎恶和困难所阻碍。

  然而,摩尔根了解的是正在进行的工作的大致轮廓,他让其小组的成员独自走他们自己的路,完全独立地工作。在1913或1914年之后,大多数实验和计划事实上是由斯特蒂文特、布里奇斯和穆勒在布置。摩尔根的注意力放在许多问题上,特别是像支持遗传的染色体理论、变异的性质和起源以及果蝇中的新发现与进化和胚胎学问题之间的关系等大问题。那些细节对他的吸引力很快就不如宏观的想像了。

  1910~1915年,在3位年轻人和热情的工作者的配合下,摩尔根已积累起足够多的果蝇遗传数据,并用它们对遗传的染色体理论首次进行了综合阐述。由于该小组紧密合作的特点,所有的人都分享了1915年出版的《孟德尔式遗传的机理》一书的著作权。

  (本文摘自《摩尔根——遗传学的冒险者》,“伟人与时代”书系,(美)加兰·艾伦著,梅兵译,上海科学技术出版社2003年2月第一版,31.00元。标题及小标题为编者所加)

  稿件来源:中华读书报  

(责任编辑:绿茶)

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