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老虎机和分子生物学
送交者: 苦行僧 2018年10月22日19:07:04 于 [教育学术] 发送悄悄话


引言

      遗传物质是一种被称为脱氧核糖核酸(DNA)的物质现在已经成为人类的共识。而直接证明遗传物质是DNA而不是蛋白质的科学实验是由Alfred Hershey 和 Martha Chase于1952年完成的,因此被称为Hershey-Chase实验。

      Hershey-Chase实验中最重要的实验材料是一种名为T2噬菌体的病毒,它只由DNA和蛋白质两种物质组成的,其中的DNA由蛋白质外壳包裹在里面。根据DNA和蛋白质的组成成分的区别,他们选择用放射性同位素32P来标记噬菌体的DNA,或用放射性同位素35S来标记噬菌体的蛋白质外壳。当用放射性同位素标记的噬菌体感染大肠杆菌后,Alfred Hershey 和 Martha Chase的团队发现用32P来标记噬菌体的DNA可以进入细菌的体内,并指导合成新的噬菌体,而用35S标记的噬菌体的外壳蛋白则留在细菌外面,从而证明遗传物质是DNA而不是蛋白质。凭着这一重大发现Alfred Hershey与Max Delbrück以及Salvador E. Luria分享了1969年诺贝尔生理医学奖。

      生于好奇,我于是利用古歌搜索了Salvador Luria这位我并不熟悉的科学巨匠的研究工作,发现Luria原来是现代分子生物学的奠基人。这一发现让我深感惭愧:一种从中国最好科研机构之一一一一中国科学院一一一取得遗传学博士学位,并长期从事研究的科学工作者对自己无知的自责。于是,我查阅了他发表的有重大影响的文章、自传和美国国立医学图书馆对他的科学简介,并决定把他的事迹写出来,与有兴趣的朋友们分享,希望以此弥补自己无知之过,也让其他同行们看了之后能有所收获。

      其次,这是我教育孩子和自我提升的一部分。儿子现在是高中二年级的学生,科学课正在学习生物学。当我问他:你怎么知道遗传物质是DNA而不是蛋白质或其他分子?他无法正确回答。虽然我是学生物出身,并在中国取得过遗传学博士学位,但要很好的对一个中学生解释清楚这个问题对我来说并非易事。首先,我在国内使用的教材全是中文的,虽然在美国从事研究的十几年中与同事的交流时的英文不是问题,但我对美国的中学课本不熟悉,我知道很多专业词汇的中文名称,可以认识其英文名称,但常常不知道怎样讲。其次,对于刚刚开始学习生物的儿子,我需要对每一个概念有更清楚的理解,更准确的讲解这些知识。最后,我也不知道应该给孩子讲多深才合适,因为美国中学课本里的内容有很多是我到大学才学习的,让孩子在一年的时间里学习和完全撑握一本780页厚、A4纸大小的教科书里的内容实非易事。然而在儿子带回家的教科学书的前言中有这样一句话:虽然我们在编写这套教科书时不得不将其中的内容按线性的方式排列起来,但生物学本身就象一张由相关的概念织成的网,既没有起点,也没有规定的途经。这种观点与我在哈佛医学院从事研究的其间的老板-来自欧洲的考克斯教授-的观点很相似。考克斯教授曾在我面前提到有一种名为 pointillism (点画)的画派,这一派的画法是通过用不同的模式将很多点组成一幅画,他认为在探索生命本质的研究应该象画一幅点画一样,如果能解决好一个科学难题的某些关键的点,一幅科学的画面就会显现出来,其他细节可以留给别人去完成。这种观点在我的心里产生了很大的共鸣,那我为什么要按照课本中规定的内容来给孩子传授生物学的概念呢?

      "学习一门学科最好的方法就是去教它"。这是"只知道一种细菌和两种噬菌体,而没有系统受过微生物学训练"的Luria在接收印地安纳大学聘用为讲师,为大学生们讲授微生物学课程后得出的结论。我在大学毕业后的三年中学教师工作中对此深有体会。学习这些科学巨匠们的研究经历,并把这些新学的知识写出来,与大家分享,可以加深自己对这些知识的认识,使自己也不断提高,对我来说也是一件轻松愉快的事。

      最后,Luria的学习经历和爱好和我有一些交叉之处。Luria大学时学习医学,由于缺少兴趣,他后来转而去学物理学,再转而从事遗传学研究,并为现代分子生物学的发展奠定了基础。我在中学时热爱物理学却鬼使神差地被大学录取去学习生物学。期待有一天可能转入物理系的我在大学一年级时开始自学物理学,但苦于没有良师指点,加上自己天赋有限,最后不得不被迫放弃。除了给自己内心留下一点遗憾,对物理学的爱好没有给自己后来在生物学方向的专业发展带来什么实质性的帮助。Luria 去世前生活在我们家现在居住的小镇一一一美国的革命圣地莱克星屯,是曾经和/或现在仍然生活在本镇的九位诺贝尔奖获得者之一。这也是我对介绍他的工作有很大的兴趣的另一个原因,把相关的事情联系起来可以加强对发生的事件的记忆。

      但是,我没有兴趣把他的自传翻译一遍。也没有精力去查找他成名以前的意大利文的记录,也没法去核实Max Delbrück用德语写的、生物学领域几乎没有什么人看、现在被证明是错误的、但对Luria的科学生涯产生了巨大影响的"量子跳跃"理论的原始文献。对于这些缺陷,有兴趣的朋友可以自己去想法弥补。


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