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研究果蝇竟斩获诺奖曾获得邵逸夫奖

来源: 未知 作者: admin 发布时间:2017-10-06
在生物学研究中,果蝇是重要的,经常被拿来举例说明的生物,在生物课本上随处可见,令人惊讶的是,研究果蝇的三位科学家竟然获得诺奖,还曾拿过邵逸夫奖。
 
今天是现代学遗传学之父、美国生物学家托马斯·亨特·摩尔根(ThomasHuntMorgan)的生日。由于发现染色体在遗传上的作用,摩尔根获得了1933年诺贝尔生理学或医学奖。而在80年后,和摩尔根一样以果蝇为研究材料的三位科学家荣获今年的邵逸夫奖。
9月23日,2013年度邵逸夫奖颁奖礼在香港会议展览中心举行。主礼嘉宾和颁奖嘉宾由中国香港特别行政区行政长官梁振英先生担任,邵逸夫奖评审会主席杨振宁教授出席颁奖典礼并担任演讲嘉宾。
 
邵逸夫奖设有天文学奖、生命科学与医学奖以及数学科学奖三个奖项。今年,生命科学与医学奖被平均颁予杰弗理·霍尔(JeffreyC.Hall)、迈克尔·罗斯巴殊(MichaelRosbash)、迈克尔·杨(MichaelW.Young)三位科学家,以表彰他们发现昼夜节律的分子机制。
 
经过长期演化,地球上的绝大多数真核生物以及一部分原核生物都具有生物钟(BiologicalClock),这种内源性的调节系统能够帮助生物适应环境因子的昼夜节律性变化。
 
1971年,罗纳德·科诺普卡(RonaldKonopka)和西莫尔·本泽尔(SeymourBenzer)发现Period基因(per)的不同突变能够导致果蝇昼夜节律的周期变短、变长或使昼夜节律完全消失。然而,尽管这个生物钟基因被发现,调节果蝇昼夜节律的具体机制仍是个谜。
 
1984年,洛克菲勒大学迈克尔·杨以及布兰戴斯大学的杰弗理·霍尔和迈克尔·罗斯巴殊团队先后独立地成功克隆了per基因。自此,科学家们开始逐步揭开昼夜节律的神秘面纱。霍尔和罗斯巴殊的团队随后发现per基因的表达产物是一种转录抑制因子,通过抑制自身的表达而产生周期约24小时的表达节律。而杨的实验室则对7000多个果蝇突变株进行分析,在1994年发现了另一个核心生物钟基因Timeless(tim)。这个基因的表达产物TIM蛋白,与PER蛋白之间有着重要的相互作用。后来,霍尔、罗斯巴殊与杨进行合作,获得了更多关于生物钟分子调节机制的关键信息。
 
据霍尔回忆,那时霍尔实验室里的一名女研究员希望向杨借用TIM蛋白的抗体,结果杨第二天就将抗体送到了霍尔的实验室。在收到抗体时,女研究员非常惊讶:“啊?这才第二天啊,这是怎么回事?”霍尔回答:“更好的时代已经来了。”霍尔指出,迈克尔·杨用行动表明,科学家们独占研究材料、为了竞争而保密的愚昧时代已经过去。
 
经过不懈努力,三位科学家揭示了果蝇生物钟关键组分的运作机制:在转录因子激活下,per与tim基因不断表达。而随着它们的表达产物PER和TIM蛋白的增多,这两种蛋白结合成异二聚体,在夜间进入细胞核,抑制转录因子转录活性,从而抑制per与tim自身的转录。而随着PER和TIM的降解,转录因子的激活功能在黎明时得以恢复,激活per和tim进入新的表达周期。
 
虽然生物钟的分子调节网络远比上述部分复杂,不同生物中发挥作用的生物钟蛋白也不尽相同,但这种反馈环路模式在真核生物中是高度保守的。从真菌到昆虫、到哺乳动物,生物钟的运作机制本质上都是相似的。因此,杰弗理·霍尔、迈克尔·罗斯巴殊和迈克尔·杨的开拓性研究有着不可磨灭的重要作用。得益于这三位科学家的发现,在近25年来,科学家已经对动物的昼夜节律机制有了较为完善的理解。
 
在昨晚的颁奖典礼上,杰弗理·霍尔在发表得奖感受时不但向共同获奖的罗斯巴殊和杨表示了谢意,还特别向多年来作为他们研究对象的果蝇致敬——“如果没有它们,我们的研究就难以进行,更别说要取得这样的成果了。”罗斯巴殊则表示,他的贡献也是实验室的贡献,如果没有实验室其他研究人员的不懈努力,就不可能完成这些科学发现。
 
杰弗理·霍尔在华盛顿的城郊长大,在大学时师从一位果蝇遗传学家,由此开始了研究生物学的道路。霍尔在1971年获得西雅图华盛顿大学的博士学位,随后进入加州理工学院进行博士后工作,用遗传学手段研究果蝇的行为和神经生物学。
 
1974年春天,霍尔前往布兰戴斯大学任职。在那里,他发现果蝇的求偶行为可能与昼夜节律有关。后来,他与另一位获奖者、同在布兰戴斯大学的迈克尔·罗斯巴殊进行合作,成功克隆出果蝇的生物钟基因per,并阐述了“核心”生物钟的运作机制。
 
在布兰戴斯大学工作时,霍尔教授过一门历史课程——美国内战时期,葛底斯堡战役的历史。原来自从1983年霍尔一家到葛底斯堡旅行后,霍尔就对葛底斯堡战役的历史产生了浓厚兴趣:他查阅文献、修读课程,并收藏相关文物。最终,霍尔对葛底斯堡战役的认识已经足以在大学开设课程,因此他编撰了一本历史书并开始教这段历史。
 
现在,霍尔已经退休。虽然仍对科学研究恋恋不舍,但霍尔表示他还有许多其他兴趣:他喜欢音乐、电影、体育运动,也喜欢他家的小狗们。这位须发花白的老人,在取得辉煌的科研成就后,过上了平凡而快乐的晚年生活。
 
罗斯巴殊在马萨诸塞州的牛顿市长大。他父亲42岁就因心脏病发去世,这对罗斯巴殊和弟弟的影响很大。17岁时,罗斯巴殊考入加州理工学院。他本人表示,选择加州理工的原因不只是由于这所学院声名在外,也因为它足够远——加州理工学院离罗斯巴殊的家有近5000千米的距离。罗斯巴殊说,他意识到在一个远离家乡的好地方开始新生活是很重要的。
 
罗斯巴殊的科研生涯开始时,美国的科学界正处于人才辈出、热忱满溢的黄金时期。攻读博士期间,罗斯巴殊师从谢尔顿·佩曼(笔者忍不住就想到谢尔顿·佩妮……),这位才华洋溢的科学怪杰令罗斯巴殊尊敬不已。
 
1974年秋天,在霍尔入职布兰戴斯大学后6个月后,罗斯巴殊也来到了布兰戴斯大学。罗斯巴殊和霍尔有着相同的体育爱好与政治兴趣,很快就成为了一对好朋友。但由于一开始两人的研究方向并不一致,他们直到1982年才开始科研上的合作,这段合作随后取得了伟大的成果。
 
同年,罗斯巴殊的爱情也开花结果——他与研究生纳贾·艾波维奇开始谈恋爱,最终结为夫妻。他有两个女儿,一家四口都喜欢运动。罗斯巴蜀在大学时是橄榄球队的成员,工作后也把对运动的兴趣传达给学生,经常游说学生们在读书之余参加学校的运动队。这位“能文能武”的教授在学校一直深受学生欢迎。
 
一样叫迈克尔,一样研究果蝇,一样有一名科学家妻子,也一样有两个可爱的女儿,迈克尔·杨的人生也和罗斯巴殊一样精彩。杨出生在1949年,虽然家里没有人从事科学工作,杨的父母却从小培养他对科学的兴趣。杨年少时对生物、化学和机械很感兴趣。他曾经用化学试剂弄坏了家里地板,也试过用除草机马达和旧单车零件做出一辆卡丁车。但也许生物学才是杨的挚爱,他经常在野外收集蜥蜴和蛇等动物,也为后院里只在晚上开花的植物感到着迷——这也许为他研究昼夜节律埋下伏笔。
 
1971年,杨从德州大学毕业,开始了对果蝇染色体重排的研究。他在大学时认识了本科生劳雷尔·埃克哈特(LaurelEckhardt)并与她坠入爱河。随后杨在斯坦福大学进行博士后工作,埃克哈特也随他去了那里读博。
 
1978年杨在洛克菲勒大学建立了自己的实验室。1984年,在克隆per基因的最后阶段,杨和他的同事住进了实验室,不舍昼夜地观察果蝇的活动。实验结果最终证明杨成功克隆了这个重要的生物钟基因,也开启了杨在昼夜节律领域长达30年的研究历程。
 
霍尔和罗斯巴殊都对运动情有独钟,而杨则是科学界的文艺青年。杨在大学时是个吉他手,也曾担任过乐队主唱。他的两个女儿一位在医学院学习,另一位则在攻读社会学博士。一有空,杨就会凑齐一家四口到户外去亲近大自然。
 
通过这件事,我们可以知道,其实在研究上,没有什么大小之分,只要你研究得足够透彻,足够全面,数据足够说明一切,相信你也可以被认证。
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