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　　巴巴拉?麦克林托克（Barbara McClintock，1902-1992）是20世纪具有传奇般阅历的女科学家，她在玉米中发现了“会舞蹈”的基因。

　　基因在染色体上作线性排列，基因与基因之间的间隔非常稳定。惯例的交流和重组只发生在等位基因之间，并不捣乱这种间隔。在显微镜下可见的、发生频率非常稀疏的染色体

　　倒位和相互易位等畸变才会转变基因的地位。可是，麦克林托克这位女遗传学家，竟然发现单个的基因会跳起舞来：从染色体的一个地位跳到另一个地位，甚至从一条染色体跳到另一条染色体上。麦克林托克称这种能跳动的基因为“转座因子”（目前通称“转座子”，transposon）。

　　麦克林托克理论的影响是非常深远的，她发现能跳动的控制因子，可以调控玉米籽粒色彩基因的活动，这是生物学史上首次提出的基因调控模型，对后来莫诺和雅可布等提出把持子学说供给了启示。转座因子的跳动和作用控制着构造基因的活动，造成不同的细胞内基因活性状况的差别，有可能为发育和分化研究供给新线索，说不定癌细胞的发生也与转座因子有关。转座因子能够从一段染色体中跑出来，再嵌入到另一段染色体中去，现代的DNA重组和基因工程技巧也从这里得到过启示。转座子的确是在内切酶的作用下，从一段染色体上被切下来，然后在衔接酶的作用下再嵌入到另一切口中去的。

　　我国遗传学者王身立教授曾在1982年与谈家桢教授一起预言，麦克林托克会获诺贝尔奖。翌年，麦克林托果然荣获诺贝尔生理学医学奖。

　　1902年6月16日，麦克林托克诞生于美国康涅狄格州的哈特福德，母亲萨拉?汉迪?麦克林托克是一个爱好冒险的英勇的妇女；父亲托马斯?亨利?麦克林托克天生具有桀骜不驯的个性。求学时期，她深深地迷上了自然科学，常能出其不意地以自己独特的方法来解答各种困难，而寻找答案的全部过程对她来说，是一个宏大的快活。在麦克林托克未来漫长的科研生活中，这种快活一直随同着她，并成为她不懈尽力的唯一源泉。

　　1919年，麦克林托克在康乃尔大学农学院注册进学。1921年秋，她选修了一门唯一向本科生开放的遗传学课程。在当时，几乎很少有学生对遗传学发生兴致，他们大多热衷于农业学，并以此作为营生手腕。但麦克林托克却对这门课有着强烈的兴致，从而引起了主讲教师赫丘逊（C?B?Hutchuson）的注意。课程停止后，赫丘逊来电话邀请她选修康乃尔大学专为研究生开设的其它遗传学课程。麦克林托克欣然接收了他的邀请，并就此踏上遗传研究的途径。

　　同时，麦克林托克还选修了植物学系夏普（L?W?Sharp）教授开设的细胞学课程。夏普的兴趣集中于染色体的结构以及在减数分裂和有丝分裂期间它们的行为的研究上。当时，染色体正在受到人们的强烈关注，被认定是“遗传因子”的载体。麦克林托克在康乃尔大学植物学系读研究生时，绝不迟疑地认准了这一研究方向??细胞遗传学。

　　当时的康乃尔大学是玉米遗传学的中心，这一研究传统由爱默生（Rollins A?Emerson）教授所创建。玉米具有明白可辨的遗传性状，当时已证实它籽粒上糊粉层的色彩以及胚乳的性质，均受孟德尔遗传因子所控制。玉米同果蝇不同，它一年才一熟，这就为研究职员过细深刻的研究供给了富余的时光。当时的玉米遗传学研究，集中在对突变性质的发现、描写、定位和积聚上。假如说，是爱默生首创了玉米遗传学，那么麦克林托克则胜利地实现了玉米遗传学与细胞学的联姻。

　　在研究生期间，麦克林托克曾给一位细胞学家兰道夫（Lowell F? Randolph）担负助教。兰道夫是一位颇有成绩的细胞学家，他对玉米籽粒发育的细胞形态学的详尽研究，直到今天依然是威望性的工作。当时，他立志要完成的一项工作是断定玉米细胞中不同染色体的形态特点。然而，他所选取的根尖切片细胞，其中期染色体是如此之小，以至无法肯定其细节特点。因此，这一工作被耽误下来，似乎远景黯淡。

　　1925年，麦克林托克来到了兰道夫的实验室，事情立即发生了戏剧性的变更。麦克林托克一下子捉住了问题的要害。她发现，对于细胞学研究来说，玉米的根尖切片远不是一种适合的资料，相反，玉米的小孢子细胞在决裂进程中，其中期或后期染色体更为清楚可辨。当时，恰好贝林（Belling）发现一种新的乙酸洋红涂片技巧，这种方式特殊合适于玉米，通过它可察看到每一条玉米染色体决裂和复制的全进程。麦克林托克采用了这一办法，加之选用的资料适合，经过几周的尽力，她鉴定出玉米细胞中每条染色体的不同形态特点。依据染色体的长度，她把Zui长的一条命名为1号染色体，Zui短的一条命名为10号染色体。

　　Ac-Ds转座体系

　　Ds所导致的解离事件，似乎还受到另外一个因子的节制。麦克林托克察看到，1944年夏天所种植的那批玉米，它们的籽苗幼叶上呈现一种独特的变异类型，即在幼叶上有一对同源区域（它们来自于一对姐妹细胞），其中一半表现为色素减少，而另一半则相应地表示为色素的增多。从这一逆向关系中，麦克林托克领悟到，必定是在有丝决裂期间，两个姐妹细胞中的一个得到了另一个细胞所失往的因子，该因子与调节突变频率有关，或者说它把持着Ds的解离事件，致使同源区域的色素浮现出逆向关系，这就是Ac因子（Activation，体视显微镜报价，意为活化）。Ac与Ds构成一个掌握系统，其中Ac的运动是自主的，亦即它能够自发转座（移位），并影响其它基因的表达；Ds的运动是非自主的，因其中心部分产生缺失，失往了自发移位功效，只有当基因组上有同一族的自主因子（如Ac）存在时，才干够转座（移位）。

　　遗传学交流实验表明，Ac相当于一个显性因子，它位于9号染色体长臂上，Ac与Ds隔开一段间隔，但却能远控指挥Ds。但是，当欲精断定位Ac时，才发现Ac本身也可移动，又是一个转座因子！

　　后来的试验又进一步表明，Ds除了能导致染色体解离之外，它还可能引起附近基因的突变。当Ds插进显性有色基因C四周时，致使C突变成为无色隐性基因c，或者说克制了C的显色功效，于是，在籽粒有色的背景上就呈现了无色区域；另一方面，当Ds插入隐性无色基因c邻近时，导致c突变为C，于是，在籽粒无色的背景上显示出有色区域。由于Ds的跳跃是如此之快，致使它所把持的色彩基因时开时闭，从而表示为玉米籽粒上的斑斑点点。当然，这一切都需在Ac存在的情形下才会产生。

　　曾被看作是基因不稳固性所导致的玉米籽粒上的斑斑点点，现在通过基因的转座理论，就有了一个公道清楚的阐明。从1944年发现Zui初的线索起，麦克林托克整整花了6年的时光，才构筑了一个完全的“转座”理论体系。其间，大批的线索初看起来似乎绝不相干，零乱不堪，但是，麦克林托克坚定地信任，其中一定能找到规律，从而使这些数据浮现出意义来。这就是Ac-Dc体系的提出。

　　在Ac-Ds体系的背后，还储藏着很多奥秘。麦克林托克发现，Ds-Ac体系在5个已知位点上呈现，其中3个与色素形成有关，第4个与淀粉组成有关，第5个与籽粒的形态有关。既然Ac-Ds系统能节制如此相异的基因行为，麦克林托克由此做出一个主要的推断，这就是它也能控制任何其它基因的行动，所谓基因的突变也许正是它们运动的成果。她的这一推论意义深远，由于经典遗传学的中心概念是把基因的突变看作是随机的、不受掌握的，而麦克林托克却猜测突变受某种控制因子的制约，而这种掌握因子的行动又是对细胞内外环境的转变所做出的反映。

　　更深刻的研讨还表明，Ac-Ds体系只不过是不同把持系统中Zui先发明的一个。比如，从基因A1→a1的突变，就可以由不同的节制因子所引起，其中有Ac、Dt、Spm等，它们所发生的表现型完整类似，只是在做遗传学交流试验时，才表示出不同的行动。由此可见，全部转座理论层层叠叠，如同一幢迷宫，然而，麦克林托克的手中却有一根阿莉阿德涅的线团（这根线正是由她那高明的想象力以及严谨的试验事实所编织），在迷宫中运行自如，并由此向我们揭示了全部转座理论的非凡魅力以及由此导致的宏大利用价值。

　　从曲解到懂得

　　在1951年的冷泉港学术研究会上，麦克林托克通报了她对转座理论的研究，然而出乎意料的是，当时一流的遗传学家却无法懂得她所用的语言，麦克林托克受到了前所未有的冷遇。

　　就经典遗传学而言，摩尔根的基因理论强调的是基因的稳固性、突变的随机性。比德尔“一个基因一种酶”学说突出的是基因的功能性，亦即它编码合成蛋白质的才能。然而，转座理论恰恰与此相对峙。麦克林托克强调的是，基因可以在染色体上不同位点之间、甚至在不同的染色体之间跳来跳去。稳定的基因竟然能随便移动，在当时看来这近乎天方夜谭。麦克林托克还以为，基因除了编码蛋白质之外，它还是一种控制因子，比如Ac-Ds体系。对于控制因子来说，它的义务不在于编码任何蛋白质，而只在于调节、控制其它基因的有序表达。这样一种控制的概念，对于经典遗传学家来说也颇为陌生。

　　从另一方面来看，对于转座概念的谢绝，也反应了经典遗传学办法本身的局限。由于用经典方法所得到的结论往往是间接的逻辑推理的产物，而对于“转座”这样勇敢的观点，在没有直接看到这种现象的时候，遗传学家宁可采用猜忌的态度。很显然，若是没有70年代细菌遗传学的证实，“转座”恐怕仍不会被接受。此外，“转座”现象当时仅在玉米中发现，由于缺少广泛有效性，要科学共同体接受这种理论也是很艰苦的。可见，经典的方法往往会受到实验材料的限制。除了玉米之外，酵母、果蝇、细菌等转座现象都是用分子方法发现的。麦克林托克一生都对玉米情有独钟，而玉米也正是她走向胜利的要害。Zui近，美国科学家发现在玉米基因组的20亿个碱基对中，其中转座因子就占了一半以上。这简直是命运对麦克林托克特殊的垂青！假如不是以玉米作为实验资料，也许我们今天还无缘与“转座”相识。

　　同样是关于基因调节的概念，60年代初，当雅可布（Francois Jacob）和莫诺（Jacques Monod）在大肠杆菌中提出“操纵子”模型时，立即就引起分子生物学家的广泛反映。其原因在于雅可布和莫诺所应用的研究对象是为大家所熟习公认的大肠杆菌。操纵子模型提出之后，麦克林托克欢欣鼓舞，由于她盼望基因的调节概念被大家接受之后，她的转座理论也能为大家所承认。她立即发表文章，将操纵子模型与转座体系进行类比，以为把持基因与调节基因相当于玉米转座体系中的Ds-Ac控制因子，它们都担负起控制与调节基因表达的功效。但遗憾的是，分子生物学家虽接收了大肠杆菌中的把持子模型，却仍然无法接受玉米中的转座体系。

　　20世纪70年代以来，当细菌、酵母、果蝇中陆续发现转座基因的报道之后，人们才想起麦克托克早在20世纪50年代初就对玉米中的转座基因有过透辟的研究和报道。至此，麦克林托克那曾被看作是天方夜谭式的异端思想，才逐渐融进当代科学思想的洪流之中，随之各种声誉也相继而来：冷泉港授予她“出色贡献成员”声誉称号，1978年获罗森蒂尔奖，1981年获拉斯克基本医学研究奖（此奖有Zui佳诺贝尔猜测奖之称）、麦克阿瑟基金会奖和以色列的沃尔夫基金会奖。1983年。她终于摘取科学界的Zui高桂冠??诺贝尔医学与生理学奖。

　　钟情于经典遗传学方式

　　与现代的分子生物学家相比，麦克林托克具有独特的研究思想与方法。在物理学、化学的熏陶下成长起来的新一代分子生物学家，他们更重视的是对象的构造而非功能。他们习惯于采取简单明了的分子克隆方法，将插入次序提纯出来，然落后行分子结构的分析。但是如此一来，这样的逝世分子也就失去了其活跃、能动的生物学功能。所以，当分子生物学家与麦克林托克刚刚开端合作时，他们之间甚至无法交换??因为两人说的不是同一种语言。前者仅关注于什么材料适合于克隆。对此，麦克林托克带着惊骇甚至是藐视的目光。当时，分子生物学家已经发现，噬菌体的染色体能插入细菌基因之中，它相似于玉米中的转座因子，但是，麦克林托克拒不批准这样一种简单的类比，她强调真核生物的庞杂性，仅信任遗传杂交实验所说明的一切，她还断然声称：控制因子（Ac、Ds）是一种基因，但却是一种不同寻常的基因，这不仅表现在它们的功能上，而且也表现在它们的性质上，亦即Ac、Ds不是由具体的物资分子所组成，它们仅代表了染色体特定构造的一种改变情势。终极，玉米中的转座因子（Ac、Ds）被克隆，其分子次序也被测定，Ds因子具有双倍的结构，所以能导致染色体的断裂。随着转座因子的插入，染色体的DNA分子也确切变长了。在这一点上，分子生物学家的做法显然是准确的。

　　麦克林托克的教导背景以经典遗传学为主，相比于分子遗传学，经典遗传学有其奇特的优胜性，由于它直接将基因与功能对应起来，省去了中间过程，而不是像分子遗传学家那样，仅关注于基因决议蛋白质的进程上。这就对想象力的施展以及直观的逻辑推理才能的应用，提出了更高的请求。对麦克林托克来说，她重要是用她的眼睛以及直觉推理才能，再辅之以显微镜和少数简略的反响物（试剂），当然还有准确的杂交实验，她选择、剖析、保留了大批有用的玉米株系，提供应任何对此感兴致的人（甚至还有从未种过玉米的分子生物学家）。麦克林托克的过人之处在于，她重视偶然的失败，认为这正是线索的开端。凭着一双练习有素的眼睛，她总能看出一些不寻常的事例，比如有色背景上无色区域的散布，或是染色体上某一特别位点的断裂（不同于其它事件引起的随机断裂）。而接下去的推理又是如此庞杂，对事实的剖析一环紧扣一环，以至令很多遗传学家难以懂得。但是，它却充足展示了人类智力以及想象力所能到达的深度。正是在此意义上，麦克林托克认为，人类基因组这一巨大工程仅仅是一种编织手艺，因为它从基本上缺少深入的原创性和恢宏的想象力。也许这正可阐明，麦克林托克对于分子遗传学方法冷漠的原因。虽说麦克林托克没有受过正规的分子遗传学练习，但她自40年代起就一直在冷泉港实验室这一分子遗传学研究的中心工作，她长期与分子生物学家共事，每次学术报告她都不错过，并且总能提出一些发人深省的问题，可见她是完整跟得上分子遗传学的前提高伐的。正如她钟情于玉米一样，她也钟情于经典遗传学的方法，因为它富有想象力，并且直接面对活生生的功能。

　　不同于分子遗传学的奇特视角

　　对于一个分子生物学家来说，他们更多地将细胞仅仅看作是一个试管，里面充斥了蛋白质和核酸复合物。而麦克林托克则首先把性命体看作是一个有序的整体，其中的每部分都处于相互接洽的网络之中，对于渺小的扰动，它能施展有益的调剂功能，转座体系即是其中的一部分。这一独到的体验也深深地影响了分子生物学家。夏皮洛（J?A?Shapiro）回想道，当他于20世纪70年代后期首次与麦克林托克接触时，他才意识到这些因子必需整合到有机体的整体功能时才有意义??正是循着这一准确的思路，他才深刻到了细菌的遗传体系之中，并做出独到的发现。

　　另一位分子生物学家费克（G?R?Fink）当时正研讨酵母遗传学，他用的是生物化学的方式。麦克林托克对他提出了一个意义深远的问题：“你认为酵母中有转座因子吗？”囿于成见，费克以为转座因子只限于玉米中。所以，他说通过化学引诱剂的办法，已鉴定200多个突变，但未发现不稳固的突变。对此，麦克林托克大笑，她说，发明转座因子尽不能用化学的或物理的这类人工引诱的方法。她强调，转座是一个自然状况下产生的事件，而非人为事件。对自然的而非人为状况的珍视，正是麦克林托克不同于分子生物学的奇特视角，也是她对生物学思想的一份厚重贡献。

　　透过麦克林托克的研究思路，我们可以看到一种崭新的科学思维模式正在兴起，那就是以尊重取代驯服，以发明性的想象取代剖析、还原的逻辑。麦克林托克把自己的情感融入于研究对象之中，她还用“基因组的震惊”（Genome shock）这一类概念来描写基因的行为。仿佛一个基因能够觉察到各种情感，如沮丧、高兴等，它还能辨认庞杂的挑衅，以追求智慧的解决方法。总之，基因组就像有它自己的性命，在她看来，转座因子的移动也正是性命体对内外环境的转变所做出的反映，这些也许正构成了进化的基因机制。

　　麦克林托克的思想衔接过往与未来，横跨我们的时期。她的细胞遗传学研究在当时就为她博得了名誉；她对“转座”理论的贡献是划时期的，正在被今天的我们所接收；而她的进化观念也许将成为留给未来时代的一份珍贵礼物。

　　打开了通往分子遗传学的另一扇门

　　麦克林托克身体娇小，但却精神抖擞，体魄硬朗，这也正是她能成为一名优良遗传学家的良好素质。她不仅仅是在显微镜下察看细胞中的染色体，还需在烈日下种植玉米；有时碰到持续几天的暴雨，她就要在玉米地里排水、培土，使玉米根系牢牢地固着于土壤之中。

　　1992年9月2日，在冷泉港，她与世长辞。麦克林托克毕生未婚，她把全体的挚爱都奉献给了玉米，奉献给了遗传学事业。正如诺贝尔颁奖委员会的致词中所指出的，麦克林托克的胜利，其意义远远超出了科学本身，“对于当局来说，保证科学的独立研讨是多么主要；对于年青的科学家来说，则证实简略的手腕也能作出宏大的发明。”

　　确切，对于玉米籽粒上色斑的研究，初看起来似乎毫无利用价值。麦克林托克纯洁出于一种科学上的而非实利上的兴趣，默默地耕耘于这片园地之中。终极转座因子被证实不仅控制着玉米上籽粒色素的形成，更主要的，它还存在于其它生物之中。有关它的机理、转座过程中所发生的具体步骤，还是今天分子遗传学所面对的重大课题。因此，麦克林托克的工作固然是在经典遗传学框架内完成的，但她同时也开启了通往分子遗传学的另一扇门。

　　面对荣获贝尔奖这一高尚声誉，麦克林托克安静地说：“我感到自己获得这种意外的奖赏似乎有些过火。多少年来，我在对于玉米遗传的研究中已获得很多的欢喜。我不过是恳求玉米辅助我解决一些特别的问题，并倾听了她那巧妙的答复。”这就是麦克林托克，一位阅历简略然而思想深入的天才科学家。

　　


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