中國旅美生化和分子生物學家的貢獻
□吳 瑞
在成千上萬的旅美中國學生中，大約百分之十是學生命科學的，其中一半可能是學習生物化學和分子生物學。本文只涉及華裔生化和分子生物學家，不包括相關的生命科學學科，如生理、藥理、遺傳、細胞生物、神經生物、醫學和植物。因為這些學科許多與生化和分子生物學有一定程度的重疊，對於各個科學家是否分類為生化和分子生物學家有一定隨意性，但是根據我最好的判斷：
一.論文發表記錄華裔生化和分子生物學家的貢獻
在第一部分，為了簡化資料收集和寫作，這裡選了五種有代表性的國際雜誌和四個年度。這五種雜誌覆蓋了生化和分子生物學領域。選擇1919, 1949, 1979 and 1999 來代表整個20世紀。應該指出，生物化學只在1910年後才成為生物科學的一個重要領域。這四個年度選擇的理由如下：
最好的中國學生留美的第一波開始於1910年。他們經過競爭性考試，得到庚子賠款基金的資助(庚款於1930年中止)。這些學生學多個學科，只有少部分是學生化的。到1919年，他們的論文開始出版與刊發於一些國際雜誌。1910至1949年間，多數留美學生都來源於中國大陸。1950至1979年，中國學生主要來源於台灣和香港。1979年鄧小平訪美與卡特總統會談後達成協議揭開了各種合作項目的可能。此後在1980到1999年間，中國大陸到美國留學的學生不斷增加。從台灣和香港繼續有學生留美，但是約從1985年起，大多數是大陸學生。最好的中國學生化和分子生物學的學生第二波從1982年起，通過中美生化考試和申請計劃(CUSBEA)留美。因為1981年中國沒有GRE或TOFEL考試，美國大學不能評價中國申請者做研究生的能力，因此多數大學不接受中國學生。但是CUSBEA計劃提供了所需要的信息，通過嚴格的考試和面試而支持學生。其後，被挑選的學生到美國許多主要大學。結果，CUSBEA留美的學生表現非常好。因此，1984年以後，美國許多大學開始大量接受中國學生，包括許多自己申請的學生。1991年開始，這些學生中許多人獲得了博士學位、完成博士後，在不同大學成為教授。他們中的一些繼續有突出的表現，被國際上認可為所在領域的領先人物。
表一的資料從一個方面表明中國生化和分子生物學家的貢獻，這是依據於1919年到1999年論文發表統計。例如，《生物化學雜誌》1919年共發表98篇論文，其中2篇（百分之二）是由中國科學家作為主要作者貢獻的。1979年有1965篇論文，68篇由中國科學家為主要作者。到1999年，5195篇論文中1943篇，包括至少一個中國科學家， 842篇有中國科學家為主要作者。
同樣，《科學》雜誌1919年有367論文，沒有一篇是中國科學家。而到1999年，在它發表的324篇論文中，19篇是中國科學家為主要作者。因此，可以很清楚看到，這些年來，中國科學家在這些主要國際雜誌發表的論文不僅數量增加，而且由中國科學家作為主要作者的論文百分比也增加了。考慮到華裔在美國的人口百分比約是百分之一，而華裔科學家作為主要作者在《生物化學》、《細胞》、《生物化學雜誌》、《分子生物學雜誌》和《科學》等發表的論文比例分別為14.8％、14.0％、16.2％、5.7％和5.9％，這更是一個很顯著的情況。
表二的資料從另一個側面表明中國生物學家1979到1999年間的貢獻。可以清楚看到，1999年，中國科學家在《細胞》和《分子生物學雜誌》這兩個優秀雜誌發表論文的比例，比1979年要高很多。增加的貢獻主要是1979年以後從中國大陸來的。其它三個雜誌的趨勢也類似(資料從略)。另外一個顯著發現是，雖然全世界各地的中國科學家都寄論文給這五個雜誌，百分之八十以上的論文是居住於美國的科學家發表的(資料從略)。
二．生化或分子生物學有重要貢獻的科學家名單
目前，在美國的華裔生化和分子生物學家有數以千計。很難計算確切的數字，部分是因為生命科學各個領域之間的界限越來越不清晰了。因此，我選擇生化或分子生物學家主要是依據他們發表論文的雜誌和他們研究的主要方向。
我自己於1955年開始生物訓練，從1965年起被認為是分子生物學家，依據於我從事的研究課題。我參與活躍的研究，並在我的科學家生涯里是國內和國際的會議的積極參與者。通過這些會議，我有機會接觸許多突出的華裔生化和分子生物學家。我深切意識到有不斷增加的中國科學家在生物科學中作出最前沿的發現。為顯示華裔科學家在生物科學做出貢獻的廣度和深度，我在這裡用表列出了一個約90個科學家和他們的貢獻作為例子。這個表代表了我接觸過的一些科學家或者我欣賞過他們研究的一些科學家，但這不是一個完全的單子。為了與本文題目一致，我把例子局限於在美國的科學家和主要貢獻在美國做出的科學家。
表三把科學家的名字以英文順序排列。在每個名字後，非常簡略地描述了各位科學家在美國期間做的主要貢獻。對於目前仍然活躍的科學家，可以在網絡上找到他們的更多信息。有一些在生平書籍里可以找到(如American Men and Women of Science)，其中包括許多退休或去世的科學家。
三．最著名的生化和分子生物學家貢獻的更多介紹
在表三所列的科學家中，選了21位再作稍微多一些的介紹，因為我認為他們對生物科學的進展有最大的影響。有幾位科學家屬於這一部分，但是本書其它文章對他們有更詳細的介紹。在植物和農業生化或分子生物學，這樣的科學家包括：蔡南海、鄧興旺、何端華、Hei－Ti Hsu、Teh－Hui Kao、孔憲鐸、George Liang、Jan Sheen、T.C. Tso和楊善發。
以下對21位科學家主要貢獻的介紹依據貢獻的年代分別在A到E部分。名字以英文字母排列。他們做貢獻的地點在名字的最右面的括號內。因為空間有限，對每個科學家只作很簡單的描述。
A.1910至1939年
吳憲 (Wu, Hsien)(哈佛醫學院)
貢獻:發明“血液分析方法”，以“Folin－吳法”著稱(J. Biol. Chem. 38:81－110, 1919; J. Biol. Chem. 41:367－374, 1920; J. Biol. Chem. 43:189－219, 1920).
影響:他的工作使人們能只用幾毫升(而不是20到50毫升)的血定量分析血液成分，特別是葡萄糖。這有助於加快大鼠研究，加速了Banting和Best發現胰島素。Folin－吳血液分析法在1920到1950年間用於世界上許多病人的診斷和治療的追蹤。
B.1940至1959年
李卓浩 (Li, Choh－Hao)(伯克萊加州大學)
貢獻:發現和研究幾種重要的多肽激素，如lipotropin、生長激素、ACTH和內啡肽。他發明了方法純化這些激素、測定他們的順序、研究他們的生理功能(J. Biol. Chem. 159:353－365, 1945; J. Biol. Chem. 239:1048－1049, 1964). 獲得過拉斯卡獎等多項獎。
影響:他開創了垂體前葉激素的研究領域，導致對這些激素的重要生化和生理作用有更好的理解。
C.1960至1979年
黃周汝吉 (Huang, Ru－Chih)
(加州理工學院; 霍普金斯大學)
貢獻:她是1960年發現RNA多聚酶的三個科學家之一，用這個酶和豌豆的無細胞體系第一次提供實驗證據表明真核細胞基因組DNA只有一小部分是表達的、染色體上基因轉錄是有選擇性的而且受發育的調節(Proc. Natl. Acad. Sci. USA 48:1216－1222, 1962)。近年，她的研究組集中研究病毒複製並發現了一種新的抗病毒藥物 (Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92:11239－11243, 1995)。
影響:她發明的研究轉錄調控的體外方法開闢了深入研究基因調節的領域。
簡悅威 (Kan, Yuet－Wai)(舊金山加州大學)
貢獻:理解地中海和鐮刀裝貧血的分子機理、發明這些病的獨創性DNA檢測技術 (Nature 251: 392－393, 1974)。發現DNA多態性並用其信息決定地中海和鐮刀裝貧血基因的關聯性(Proc. Natl. Acad. Sci. USA 75: 5631－5635, 1978)。獲拉斯卡獎。
影響:DNA檢測現在已經普遍用於許多人類疾病的診斷、包括產前診斷。DNA多態性現在被用於許多遺傳分析。
蒲慕明 (Poo, Moo－Ming)(伯克萊加州大學)
貢獻:他對細胞膜上蛋白質運動有幾個先驅性的發現。在神經生物學內，他對於我們理解神經生長、突觸發育、遞質釋放和突觸可塑性的分子和細胞機理有貢獻 (Nature 247:438－441, 1974; Nature 388:439－448, 1997).
影響:他的工作把定量因素引入現代細胞生物學，開創了幾個新的研究領域，豐富了我們對神經發育的理解。
曹安邦 (Ts’o, Paul)(加州理工學院; 霍普金斯大學)
貢獻:第一個顯示核糖體的結構(Biochim. Biophys. Acta 30:570, 1958)。
近年，他發明了一個很敏感的方法檢測小量血樣本里的循環癌細胞(Urology 49:881－885, 1997; Cancer 88:2787－2795, 2000)。
影響:他發明了重要診斷工具可以早期發現癌細胞和跟蹤治療後果。
吳瑞 (Wu, Ray)(康乃爾大學)
貢獻:建立了第一個依據位點特異引物延長來分析DNA順序的方法(J. Mol. Biol. 57:491－511, 1971; Nature 236:198－200, 1972)。將用連結子(linkers)和適應子(adaptors)的方法引入DNA操作和克隆(Gene 1:81－92, 1976)。
影響:他的DNA順序分析方法為許多科學家所改進，特別是桑格(Sanger)，最後導致今天多於五十億鹼基對的順序解開。適應子用於建造許多載體和cDNA文庫，並用於在細菌或真核動物細胞表達重要基因。
D. 1980 至 1990年
葉公杼 (Jan, Lily Yeh)(舊金山加州大學)
貢獻:發現幾種鉀離子通道的基因 (Nature 371:119－122, 1994; Cell 96:879－891, 1999)。美國科學院院士。
影響:她的工作推進了對鉀離子如何調節細胞反應的理解。她的工作業提供了用鉀通道開啟和關閉分子做治療疾病的藥物的可能。
詹裕農 (Jan, Yuh Nung)(舊金山加州大學)
貢獻:發現Numb蛋白質作為神經發育和非對稱性細胞分裂的細胞內命運決定因子(Cell 76:477－491, 1994; Nature 392:775－778, 1998)。他發明了一個簡單的檢測體系
可以尋找影響樹突生長和分支的許多基因。美國科學院院士。
影響:對理解果蠅神經發育有貢獻，而且這些信息可以使用於脊椎動物。
李文華 (Lee, Wen－Hwa)
(聖迭哥加州大學; 得州大學)
貢獻:發現和克隆第一個人的腫瘤抑制基因，發現這個基因的突變是一些癌症的主要原因。
影響:他的工作給人類癌症遺傳研究帶來進化。這個知識的應用有益於一些癌症的診斷、預防和治療。
錢澤南 (Tjian, Robert)(伯克萊加州大學)
貢獻:發現幾個調控基因表達的增強子特異的轉錄因子 (如Cell 35:79－87, 1983; Science 238:1386－1392, 1987; Cell 101:459－469, 2000).
影響:他的工作使我們的轉錄機器有更好的理解，特別是與發育和細胞分化的關係方面。
錢永健 (Tsien, Roger)(聖迭哥加州大學)
貢獻:發明和應用新的標記分子檢測參與信號轉導的重要細胞信使(Science 279:84－88, 1998; Nature 392:936－941, 1998; Science 281:269－272, 1998)。
影響:開闢了檢測重要的細胞通路的新方法，導致對關鍵反應的更好理解。
徐立之 (Tsui, Lap－Chee)(多倫多大學)
貢獻:發現囊性硬化基因;人類第7號染色體的圖譜和疾病基因尋找(Science 230:1054－1057, 1985; Science 245:1059－1080, 1989).
影響:他用定位克隆發現第一個主要人類疾病基因，並提供了人類基因組的必要性。
王卓 (Wang, James C.)(哈佛大學)
貢獻:理解DNA分子超旋的機理，第一個發現催化DNA變構的拓撲異構酶(Proc. Natl. Acad. Sci. USA 84:7024－7027, 1987)。美國科學院院士。
影響:他的工作導致對DNA分子超旋拓撲結構的理解。這個工作導致針對參與病毒複製的拓撲異構酶進行合理藥物設計。
黃以靜 (Wong－Staal, Flossie)
(國立健康研究院; 聖迭哥加州大學)
貢獻:第一個克隆和解序HIV(艾滋病毒)並顯示其遺傳多樣性。她還發現HIV新的病毒基因和機理(Nature 312:166－169, 1985; Science 229:759－762, 1985)。為科學檢索
指數(SCI)列為1980到1990年間十位被引用的最多的科學家之一。
影響:她的工作Her work has led to a better understanding of the human immunodeficiency virus (HIV).
E.1991至1999年
管坤良 (Guan, Kun－Liang)(密執安大學)
貢獻:發現有雙特異性的蛋白激酶，闡明Ras－MAP激酶通路在細胞內的生化機理(Nature 350:359－362, 1991; EMBO J. 13:1123－1131, 1994)。獲麥克阿瑟獎。
影響:他的工作使人們對哺乳動物細胞內這一重要的信號轉導通路有更好的理解。
韓珉 (Han, Min)(科羅拉多大學)
貢獻:在線蟲C. elegans里闡明Ras－MAP激酶通路。這是ras或癌基因在機體內關鍵作用的第一例 (Cell 83:889－901, 1995; Cell 94:119－130, 1998)。他是 休斯研究所研究員。
影響:他紮實地確立了ras基因的作用，清楚地表明Ras－Raf不是單獨作用，信號調節是複雜的。
何大一 (Ho, David D.)(洛克菲勒大學)
貢獻:發明一個新的、敏感的定量方法檢測血液和組織中的艾滋病毒。他的工作使了解艾滋病毒感染的體內動力學成為可能(Nature 373:123－126, 1995; Nature 387:188－191, 1997).
影響:他的定量檢測艾滋病毒方法有利於早期診斷、發明和跟蹤艾滋病毒感染病人治療的策略。
饒毅 (Rao, Yi)(聖路易斯，華盛頓大學)
貢獻:發現多個系統內細胞遷移導向的保守機理，發現新的軸突導向分子Slit及其在神經細胞遷移的作用(Cell 96:807－818, 1999; Nature 400:331－336, 1999; Nature 410:948－952, 2001)。
影響:他發現的Slit對神經細胞遷移的導嚮導致對神經系統內細胞遷移的理解。
王曉東 (Wang, Xiao－Dong)(得州大學西南醫學中心)
貢獻:發現幾種由線粒體起源的生化通路，包括細胞色素c和Apaf－1/caspase－9複合體，在哺乳動物細胞執行細胞凋亡 (Cell 86:147－157, 1996; Cell 91:479－489, 1997)。
影響:線粒體起源的細胞凋亡通路被認為是哺乳細胞主要的通路，包括神經發育，細胞應急反應，如輻射和癌細胞化學治療等。
袁鈞瑛 (Yuan, Junying)(哈佛醫學院)
貢獻:發現對細胞凋亡起關鍵作用的caspases酶，包括它們在神經退行性疾病的作用 (Cell 75:641－652, 1993; Science 263:826－828, 1994)。
影響:她開創了哺乳動物細胞凋亡分子分析的新領域，包括可能用caspase抑制物預防中風和其它神經退行性病變。
四．結論
中國生化和分子生物學家在本世紀早期開始有重要貢獻。在1909至1930年間，許多中國突出的學生獲得庚款留學獎學金到美國接受高等訓練。幾乎所有這個時期的學生都回到中國繼續做重要貢獻。本文只包括那些在他們博士論文階段或他們在美國工作階段作出傑出貢獻的科學家。
1950到1979年，多數學生來自台灣和香港。其中絕大多數選擇留在美國。但是，1990年以後，因為研究環境、經費資助和政治條件的極大改善，更多的學生回到台灣和香港了。貢獻列在B (1940－1959), C (1960－1979), 和D (1980－1990) 部分的科學家主要來自於台灣和香港。
1980到1999年，多數學生來自中國大陸。E(1991－1999)部分列的科學家多來自中國大陸並選擇留在美國繼續工作。但是，其中許多也已經幫助中國推動生命科學的發展。他們已經在教學和組織會議發明做了重要貢獻，引入了最新信息。他們還與中國的科學家在重要研究課題上進行合作。
(據《科學新聞》周刊)
