实验室、学科、国家：智力型领袖的社会作用 http://news.gscas.ac.cn 时间：2008-7-21 15:59:58 来源：科学文化评论 作者：饶毅 【字体：大 中 小】 遗传学的历史很有趣。 1865年以前，世界上，对遗传的理解很朴素。1965年，全部遗传密码破译。这短短的一百年，人类对遗传学的理解从现象到本质有了根本的突破。 孟德尔在1865年宣读、1866年发表他的豌豆实验结果，开启了现代遗传学。一个人单枪匹马，开创了一个学科，直到1900年世界才重新发现他。孟德尔这样天才的孤独发现，对世界贡献巨大，但是并没有直接推动他所在国家的发展。与此相似，印度数学家拉玛努柬(Srinivasa Ramanujan)凭个人的天才，留下可歌可泣的事迹，但是难以总结经验、难以复制，也没有使印度成为数学强国。 20世纪初，美国在科学上尚未全面崛起。物理学领域,虽然美国开始出了几个诺贝尔奖的工作，如1907年麦克尔逊（Albert Michelson）成为第一个美国诺贝尔奖获主, 他和莫雷（Edward Morley）做的实验，对爱因斯坦提出相对论起了非常重要的作用，但是麦克尔逊和莫雷并没有提出理论解释自己的结果；密立肯（Robert A. Millikan）于1923年成为美国第二个诺贝尔物理奖得主，用油滴实验测量电子的电荷量，也缺理论建树。二十世纪前期的物理学革命过程中，美国有零星而且偏技术的研究，在理论上贡献不大，当时物理学的中心在欧洲。美国的数学也不如欧洲。在生命科学一些领域，如神经生理，二十世纪前五十年，研究的中心也不是美国而是英国和德国。 在美国尚未大规模支持科学、美国在其他学科还不是世界中心的时代，突然美国出了一个实验室，给世界带来一个惊喜：奠定一个新学科的主要理论基础。一个空间很小、人少、经费不多的实验室，却做出了很大的发现。这就是摩尔根（Thomas Morgan）实验室。在1910年至1915年摩尔根和他的学生们发表的一系列工作，对现代遗传学的奠定和发展，起了关键和中心性的作用。他们的工作和学术后代，以后遍及全国，影响了世界。几十年后，其贡献从基础研究扩展到医药、农业应用，催生了生物技术产业。近年公众较熟悉的人类基因组，仅是遗传学发展的一个步骤。 智力型领袖 常有人误以为领袖就是有行政权力，可以发号施令、掌握资源和分配利益的人。有人甚至认为科学家、学者都是为行政长官服务、听令于行政长官。其实，中外历史上，从来不乏学者是真正领袖的例子，在科学、技术、人文、社会都有。有时可以说，相当多的行政长官不过是前辈思想家的追随者、或当代学者思想的实践者。 智力型领袖是人类发展的根本领袖。 科学界的智力型领袖可以是靠一个思想、一个实验、或者一套工作。摩尔根实验室以一个关键实验结果开始、做了一系列工作。摩尔根领导了世界的遗传学。虽然他后期做过加州理工学院生物系主任，但是他对科学界的领导并不是行政上的领导，不是通过权力和利益领导科学界，这样的影响反而更大，远远不限于一、两个学校。摩尔根实验室聚集了几个热爱科学、扎扎实实做科学、迷恋研究的人。他以科学思想和实践领导着世界。他自己密切参与实验室的研究。他实验室的大学生、研究生，着迷于科学，为了研究可以逃课。他和他的学生们以自己的科学思想、科学方法、研究结果、科学理论，带动全世界的遗传学家和其他生物学家。一百年来许多人心甘情愿在他们智力领导下工作，在他们智力开创的道路上前进。 摩尔根本来以研究胚胎发育出名。但他在发育生物学没有根本的发现。细胞生物学家威尔森（Edmund B. Wilson）将他从Bryn Mawr女子学院争取到纽约的哥仑比亚大学。1909年，摩尔根给大学生讲动物学的引言，吸引了两位本科生布里基斯（Calvin B. Bridges ）和斯德文特（Alfred H. Sturtevant），他们到摩尔根实验室做研究，加上慕勒（Hermann J. Muller）等，实验室主力不过几人。他们1910年发现“白眼”基因并首先确定了特定基因和特定表型的关系，到1915年，已经可以用他们的研究结果书写遗传学的主要内容：他们首先提出基因线性排列，首先建立基因图谱……。他们用的基本策略和方法，迄今仍然广泛应用。 摩尔根和学生们用的实验动物是果蝇，是一个偶然、但是重要的选择。果蝇具有几个特性使它有助于遗传学研究。一百多年来有三个诺贝尔奖是用果蝇做研究。摩尔根自己1933获奖，他的学生慕勒于1946获奖，摩尔根学生斯特文特的学生路易斯（Edward Lewis）于1996获奖。果蝇研究逾百年而不衰。今天，果蝇仍然是非常重要的动物模型，很多研究者是摩尔根的学术后代。用果蝇做的研究不仅奠定遗传学，而且推动了发育生物、神经生物、细胞生物、免疫等多个学科。遗传学是建立分子生物学的主要支柱之一。用果蝇做的研究结果，也影响了对人的理解和对于人类疾病机理的理解。还有许多研究者用果蝇来寻找治疗人类疾病的分子和方法。 摩尔根实验室用果蝇做研究，以后美国科学家建立其他多个重要动物模型，有些和摩尔根的学生有关。摩尔根和斯特文特的博士后彼德尔（George Beadle）先做果蝇，后来他和塔特姆（Edward Tatum）用面包霉做研究，提出“一个基因、一个酶”的概念，获1958年诺贝尔奖。斯德文特教过德裔美国科学家德尔布吕克（Max Delbruck），而德氏因用噬菌体做遗传研究而获1969年诺贝尔奖。 摩尔根实验室面积小，没有成为他们研究的阻碍，而是促进了科学讨论。摩尔根包容个性不同的学生，其中布里基斯在个人生活上与众不同，以致有人误传他死于梅毒性心脏病，实际是突发心脏病。慕勒左得可爱而且个性不易相处。他跑到苏联，碰到李森科主义横行，只好回美国。他的政治背景不容于美国社会、到他快要得诺贝尔奖的时候，找工作还有困难。泱泱大国难容的独特学生，摩尔根一个小小的实验室不仅容纳了，而且培养和发挥了他们的作用。 摩尔根实验室仪器简陋，用牛奶瓶养果蝇、用简单的放大镜看果蝇。九十年后用果蝇做实验得诺贝尔奖的三位：摩尔根学术后裔路易斯、德国的努斯兰－伍尔哈德（Christiane Nusslein-Volhard）和美国的维萧斯（Eric Wieschaus），他们所用的技术和实验条件，本质上和摩尔根时代没有太大差别。无需昂贵高级仪器的实验，在今天的遗传学和生物学中，仍然有一席之地，有时还起主要作用。 科学与社会：实验室推动学科与国家 社会和国家有需求时，可以提出科学问题、推动科学发展。在对经济发展和应用有强烈要求的国度和时代，不可忽视的是：小规模的科学研究可以产出大规模、长期的效益。 遗传学在美国的发展也反映了一个新兴大国的科学发展历程。 摩尔根时代，美国并不像二战前后那样能吸引大量欧洲人才。可以说，那时在欧洲人看来，老洛克菲勒等暴发户横行的美国，还处于一个很不公平、与野蛮离得不很远的时代，科学上美国还在乡巴佬时期。美国的环境对欧洲做学术的人并没有很大吸引力，而且那时美国也不像50年代以后那样有大量研究经费。所以，在美国既不能依赖国外来的科学家、也不能倚仗经济优势的时代，摩尔根实验室的成就格外令人瞩目。 摩尔根的研究不是由于美国国家层面有什么计划、也没有国家需求。摩尔根用果蝇做研究的初衷是找证据反对孟德尔。结果不仅不能反孟德尔，而是大大发展了孟德尔遗传学理论。摩尔根起初也不知道可以开创一个学科，更不知道可以导致新产业形成。是他们的成果告诉国家有什么需要，告诉人类什么重要，应该往什么方向走，而不是国家预先知道有什么需要而交给科学家任务。科学家的这种探索，是人类最令人兴奋的智力追求之一，最终也推动国家发展、人类进步。没有这种追求的国家，不可能成为长期领先世界的强国。 遗传学的建立也直接导致了分子生物学的诞生。遗传学理论和实验是分子生物学的基础。分子生物学开创者中相当一批是遗传学家，其中不乏摩尔根的学术后裔。摩尔根和斯特文特影响德尔布吕克、后者影响沃特森（James Watson），…形成学术界的前浪后浪，波澜壮阔。 遗传学和分子生物学不仅导致了人类遗传学、基因组学、生物信息学等新学科，而且催生了现代生物技术，使医药现代化。德尔布吕克等用的噬菌体，在生物技术产业曾有直接应用。遗传学家群体的成果不仅推动美国和世界的科学，而且有很多宝贵的应用。分子生物学家用遗传工程生产的胰岛素、干扰素、红细胞生成素、肝炎疫苗，改善了人类健康，也带来了经济效益。过去二十年，一个个疾病基因被发现，从儿童疾病、成年常见病、传染病到老年痴呆，遗传学为理解、诊断人类疾病带来了根本的推动，也提供了治疗的方法或者基础。 绿色革命带来的农作物产量提高，遗传学起主要作用。美国植物遗传学家布洛格（Norman Borlaug）1940年代遗传改良小麦使墨西哥从粮食进口国成为出口国，1960年代他将绿色革命带到印度、巴基斯坦，使濒临饥荒的国家避免粮食危机。布洛格因此获得1970年诺贝尔和平奖。1966年位于菲律宾的国际水稻研究所培育出IR8号等现代高产水稻。1960和70年代，中国的袁隆平等用遗传培育杂交水稻，显著提高水稻产量，为人类作出了贡献。 起初很少一些人为科学而科学开始的学术研究、不懈地为好奇而做的探索，最终通过更多的人衍生出更多的科学和技术活动、产生广泛和深刻的影响，是科学研究对人类贡献的一个明证。 一个实验室对世界的影响 摩尔根实验室影响遍及世界，这不仅因为他们的思想成为人类文明的一部分，也通过培养学生，在世界很多国家传承了他们的科学和文化。 摩尔根实验室在美国的传承很容易理解。摩尔根实验室对欧洲也有影响。甚至，在苏联反对摩尔根遗传学说的时代，摩尔根实验室的人员和思想都扩散到了苏联。摩尔根的左派学生慕勒30年代曾在苏联工作，苏联遗传学家瓦维若夫因为坚持遗传学的学术真理，死在监狱中。 在中国，摩尔根有直接的学术传承。他在Bryn Mawr女子学院培养的研究生博爱理（Alice M. Boring），后来几十年在燕京大学生物系。1926年，他实验室两个中国博士毕业：通过布里基斯培养出的李汝祺、通过斯特文特培养的陈子英。李和陈先在燕京大学工作，李后来长期在北大，陈在厦门大学。1936年在摩尔根实验室师从杜布赞斯基（Theodosius Dobzhansky）获得博士的谈家桢，回中国后在浙江大学和复旦大学工作。目前活跃于海外的许多华裔遗传学家如斯坦福大学的骆利群、耶鲁大学的许田，也是摩尔根学术后裔。 我自己是德尔布吕克传承的摩尔根谱系受益者。德氏是我研究生导师詹裕农的导师。同时德氏还教过也是物理学家出身、在分子生物学领域做出重要贡献的苯泽（Seymour Benzer）。苯泽用果蝇遗传研究行为有许多重要发现，1970年代他对生物钟的本质突破性的发现，是行为生物学的里程碑。苯泽培养出很多学生，包括杰出的科学家詹裕农、叶公杼。而詹/叶夫妇又培养出40多位教授。我在博士生期间跟他们学过果蝇后，离开了果蝇而用高等动物做了十几年的研究，近年在北京重新拾起果蝇，体会到果蝇的用处远未结束。我们用果蝇和哺乳类研究社会行为的分子和细胞机理，希望发现有普遍意义的原理。 一个摩尔根实验室，不仅奠定了一个学科，而且影响了多个学科。他们的成果，及其衍生的学科和技术推动了美国生物医学的发展，使美国在现代生物产业领先世界，在医药和农业上出现较大进步，对国家的发展起了作用。他们的学科和学术后裔，经历百年后仍然兴旺发达，影响着美国和世界。 （本文为平立岩著《遗传学史略：从细菌、果蝇到人》一书的序言，2008年6月发表于《科学文化评论》第5卷第3期92至95页）