诺贝尔大师伯格:操纵基因种瓜得豆

【字体: 时间:2001年11月16日 来源:

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    保罗 伯格(Paul Berg)

1926年出生于美国纽约,父亲是服装制作商。因第二次世界大战期间加入美国海军而中断了宾夕法尼亚州立大学的学业,战争结束后重返大学,1948年从宾夕法尼亚大学毕业,获生物化学学士;1952年获凯斯西部大学生物化学博士。1959年后在斯坦福大学任教。70年代初,伯格与他的同事们利用限制性内切酶将细菌与病毒的基因连接在一起,首次实现用两个不同物种重组DNA,为基因工程奠定了基础。这一成就在治疗多种遗传性疾病及药物制造方面有巨大的使用价值。

伯格本人因“研究操纵基因重组DNA分子”获1980年诺贝尔化学奖。 

当我回望我的青少年时期,我意识到自己去发现问题的答案不一定是学习未知最容易的方法,但却是最有意义的方法。教育对人一生最大的贡献是帮助你发展好奇心和培养你寻找有创造性答案的直觉。随着时间的流逝,我们了解的许多事实都会被遗忘,但我们发现问题和解答问题的能力却永远不会失去。——保罗 伯格

伯格构筑了第一个重组的DNA

在上个世纪的70年代,斯坦福大学里,一位瘦瘦的科学家忙碌在实验室中,他做护士的太太总要去上夜班,所以他能够安心地一直留在这个可以工作的地方。

自从善于思索的人对“种瓜为什么不得豆或者种豆为什么不得瓜”之类看上去奇怪又愚蠢的问题开始进行真心的探索,“遗传”这个概念和它所带来的悬念已经成为科学家眼中最富刺激的追踪目标,直到今天,科学家们仍然像一群猎人一样紧跟着这个最为神奇的猎物,孜孜不倦,乐此不疲。

1865年,奥地利神父孟德尔利用菜谱里常见的豌豆进行实验总结出遗传定律;1902年,萨顿发现染色体与遗传基因的关系;1910年,摩尔根首次将一个特定基因与特定染色体相连接;1953年,沃森、克里克发表DNA双螺旋模型,分子生物学由此诞生;1966年,64个遗传密码被破译;1971年,限制性核酸内切酶被发现,紧接着伯格在实验室中构筑了第一个重组的DNA分子,这意味着生物体的遗传性状可以人为地改造……

伯格就是这位在工作中淡化黑夜的科学家的名字。他善于遗忘自己的工作时间,却被人类深入生命的进程记住,被因科学而感动的民众记住,也被诺贝尔奖记住。

一个热爱生命的科学家

1980年获得诺贝尔奖的时候,伯格已经54岁。时隔21年,伯格在他的办公室里向我们重提往事。

比起20多年前,斯坦福大学也已经变了不少模样,除了建校时模仿西班牙风格所建的圆顶教学楼、拱形回廊外,新盖的现代感建筑和大片的草坪渐渐扩充了这所大学的名校气质。而且,几乎所有的新旧建筑都采用了红色的屋顶,在加州明亮的阳光下,这些红色呈现出了安宁和美丽的效果。原来,斯坦福夫妇为了纪念他们15岁便夭折的唯一的爱子而创立这所大学,采用红色的屋顶是希望他们的儿子能够在天堂望见这里的一切。

斯坦福大学的免费校车准时到达,将我们送到这个充满了温馨回忆气氛的校园。一些刚下课的学生手拿书本、脚踏滑板在校园里穿梭,道边时常能看见悠闲的松鼠,毫无避人的惊慌。

对于此次担任采访翻译的刘佳佳博士,伯格无疑是一个时代的开创者,这种景仰情绪在她得知将与保罗 伯格见面的一刹那便流露出来。当时她在电话里听到这个名字,然后说“天啊,我知道他,他太重要了。”这是一个在她的专业领域被反复提起,在她大学时的教科书中反复出现的名字。

之后的见面被刘佳佳描述为梦境成真。这确实是一个感觉有些飘忽的过程,在我眼中这个如此让人尊敬的名字终于与它的拥有者合而为一。无论是他淡粉色的衬衫还是他快速清晰的语调都推翻了之前我对这位已经75岁的科学家的猜测,他比想象中年轻,也比想象中健谈。

但是,我并不认为在与伯格交谈短短的一个小时之后,便可以用“他是一个……的人”的句式来评价伯格。事实上,整个的采访过程应该是一个聆听占据绝对地位的过程,也应该是一个忽略了个人评价的过程,因为伯格身上所蕴涵的科学精神与科学动力早已经使单纯的个人概念黯然。我们今天之所以与伯格亲近,是因为他曾经如此亲近了科学。如果为了不辜负这种难得的与大师面对面的交谈机会,需要对伯格作出感性而立体的描述的话,我只能说,伯格是一个热爱生命的科学家。

问:在您的研究过程中一定做了许多聪明的实验,可其中一个实验却意义深远,使您获得了诺贝尔奖,请您讲述一下您的这个发现。

答:我发展了重组DNA的技术,也就是在活细胞外将两个不同物种的DNA连接起来的方法。我的最终目的是想将新的基因引入到哺乳动物的细胞中去,只是当时并没有现成的技术,也没有现成的哺乳动物基因可以实验,我们就用从细菌分离到的基因来检验这个想法的可行性。创造一种可以普遍使用的方法来向哺乳动物细胞引入新的基因,这就是我当初的构想。

问:重组DNA对于现实的意义是什么?

答:通过DNA重组技术(也叫基因工程技术),我们就可以人为地去改造生物体的遗传性状。比如,本来大肠杆菌是无法合成胰岛素的,但是通过基因工程技术,我们只要将哺乳动物中能够合成胰岛素的基因结合到大肠杆菌中,大肠杆菌就能合成胰岛素,而且这个性状是可以遗传的。我们可以利用大肠杆菌每20分钟就繁殖一代的惊人速度,培养大量重组后的大肠杆菌,从中提取丰富的胰岛素。这对于治疗多种遗传性疾病及药物制造方面有巨大的使用价值。

问:是否想到一项基础研究却引出整个生物技术的革命?

答:从50年代到70年代,许多科学家都在努力寻找方法来操纵病毒和细菌的基因,有些科学家找到了方法将基因引入到细菌中去,但我当时想到的是能否把基因引入到哺乳动物的细胞中去,我只对这个很小的问题感兴趣,而做了上述的实验。后来人们开始用这个技术来探索他们感兴趣的问题,开始用哺乳动物的基因做实验。可我当时并没有想到将来会有如此大的发展。这就是我们为什么要支持基础研究,而不是在开始一个研究前先问问这项研究对医学有什么作用、能否治疗特殊的疾病再决定做还是不做。

问:谈起基因自然会想到克隆人的问题,您对克隆人有何看法?

答:许多科学家都不同意克隆人。这项实验的成功率很低,克隆出来的动物会出现夭折或是畸形等等问题,他们绝对不是正常的动物,所以我不希望有谁在人身上实验成功率这样低的技术。即使我们能改进这项技术,有许多人基于宗教、伦理、哲学的因素也会坚决反对。但是我不打算说克隆人永远不会成为现实。我同意对克隆人的实验给予一个例如5年的实验期,过了5年,我们再重新评价我们是否有能力控制这项技术。要知道,当年科学界对于重组DNA技术也进行了辩论,但最终给予了一个实验期,而不是制订一个永久性的法律来限制这项技术的发展。

问:对于人类胚胎干细胞的研究目前也满是争议,您认为这项研究是否应该继续进行?

答:胚胎干细胞的培养对于需要器官移植的病人来讲非常重要。通常外源的干细胞会被人体排斥,所以现在的思路是用取自病人本身的体细胞,把它的细胞核移植到去除了细胞核的卵细胞中。理论上,这就相当于一个人类的受精卵。让这个细胞分化,经过囊胚期就可以从它当中取出胚胎干细胞,进一步诱导分化为各种组织器官,移植到病人体内。这些组织器官与病人都有相同的遗传构造,不会发生移植排斥反应。

目前,在美国关于人类胚胎干细胞的研究仍然是一个有争议的话题,因为在有很强的宗教观的人心中,胚胎也是一个人,胚胎也具备了生命和灵魂。我认为与他们争论毫无用处,我们只需耐心等待几年,等到这个技术成熟,能够真正到了用于治疗人类疾病的阶段,公众会重新认识这个问题。

问:在我的印象中科学家都喜欢问问题,这是否需要特别培养的能力?

答:在我上中学时,有一位实验室中专门管理显微镜的女教师——沃尔夫夫人,她组织了一个科学俱乐部,鼓励我们做研究,于是我和一群非常聪明的孩子一起用不同寻常的方法来学习知识。每当我向老师问我不明白的问题时,她都不直接告诉我答案而是让我自己去找怎样回答这个问题。所以我不得不去自己设计实验、查资料,渐渐地我就学会了不断向自己提问。而且在解答这些问题的过程中,我得到的知识远远超出了回答这个问题本身所需要的答案。

进入大学后,老师鼓励我们提出超出我们和他们知识与经验之外的问题,思考那些我们不知道答案的事情。后来,我作为课外科学俱乐部里的成员,负责通过实验解答某些与自然界有关的问题。先开始我总是重复一些书本上的实验,渐渐地我开始设计新的实验方法来解决一些难题。这些极富挑战性的事情非常锻炼我的思维,也许正是这些早期的实验推动了我探求未知世界并寻找答案的能力。

在美国也有许多人只会服从、随大流,但更多的人被鼓励不要只满足于知道盒子里面装了什么,还应该去想象盒子外面有什么。只有质疑大家都认为是约定俗成的见解,社会才能进步。

问:您的家庭对您选择作一名科学家有没有影响?

答:我很幸运,我的父母一直都支持我。他们都是俄国来的移民,没有太多的文化,但是他们却知道教育能够改变人的一生,他们崇尚知识。按照当时的情况,我应该高中一毕业就去工作支撑家里的生活,但是我父亲对我说你应该继续读书,上大学。我从事现在的研究生涯,需要读完本科后继续深造,经过很长时间才能独立做研究。我的父母依然支持我,但当时他们也忍不住会问,你什么时候才能有一个工作呀?

问:当研究中心所长的时候,您是否想到应该为青年科学家创造怎样的环境?

答:在我们国家的教育制度里非常尊重青年人的主动性,他们发现教授讲的不对或者有疑问可以立刻提出自己的观点。 在这里,年轻人总是被鼓励早日找到自己的发展方向,他不需要等到成为正教授才有权利决定自己的研究路线。年轻人占据了科学研究的主导地位,他们更容易得到研究经费,因为他们更富于冒险精神。

很有趣,很多中国的学生都到美国来作研究,原因是他们在这儿有做高水平研究的机会,与此类似,在很长一段时期里,欧洲的科学家也到美国来,但现在他们都回去了,原因是他们在国内的研究条件改善了。现在,已经不再是由一个教授拥有一个实验室,年轻人为教授工作的时代了,年轻人也应该有自己的选择。

我想,中国也需要改变目前的研究体系,使年轻的科学家有更多的发展机会,这对于中国的科技发展非常重要。到这儿来的中国学生都很优秀,他们的素质都是一流的,如果想让他们回去就一定要为他们创造一流的机会。中国是一个那么大的国家,含有那么多的机会,应该利用这些机会留住青年人,不要让人才流失。要知道如果这些留学生回到国内,他们自己就会影响中国的科技发展。

萧扬自美国斯坦福大学报道 翻译/刘佳佳博士

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