芭芭拉·麦克林托克：对科研的执着精神

发布时间：2024-12-16 23:23

“如果你能脚踏实地从事研究并如实报告观察结果，同时保持健康长寿，那么，你有可能获得诺贝尔奖。”——芭芭拉·麦克林托克
芭芭拉·麦克林托克（Barbara McClintock，1902-1992），美国植物学家、细胞学家和遗传学家。1983年，因提出“移动的控制基因学说”，即“转座基因学说”，成为世界上第一位单独获得诺贝尔生理学或医学奖的女科学家。

作为一位具有传奇般经历的遗传学家，麦克林托克毕业从事玉米遗传学研究，对玉米有“非常强烈的感情”。一些传记作家描述说，麦克林托克一钻进实验室就是16个小时，她与玉米简直到了“亲密无间”的程度，甚至在休息时耳边也总是缭绕着玉米的呼唤、小草的尖叫。
麦克林托克曾说：“我太倾情与我所从事的研究，以至于一大早就起床急不可待地去工作。我的一个朋友，也是一个遗传学家，说我像一个孩子，因为只有孩子才忍不住早早起来，去做他们想做的事情。”正是这种醉心于玉米遗传学研究的执着精神，让她在玉米细胞的染色体中发现可移动基因，即所谓“控制因子”，提出了一个革命性的思想。
1919年，麦克林托克进入康奈尔大学学习，很快对细胞遗传学产生很大兴趣。读研究生期间，她曾给细胞学家劳威·F·兰道夫做助教。这位颇有成就的细胞学家立志要确定玉米细胞中不同染色体的形态特征，但选取的根尖切片细胞中期染色体是如此之小，以至无法确定其细节特征。
1925年，麦克林托克进入实验室后，尝试采用当时新出现的一种新的乙酸洋红涂片技术方法，结果在几周之内就鉴定出玉米细胞中每条染色体的不同形态特征。这项研究成果于1929年发表在《科学》杂志上，并成为她博士论文的一部分。
1931年，麦克林托克在玉米细胞遗传学的实验研究中发现，9号染色体在其末端有一个明显的结。具染色结的染色体携有基因C（糊粉层有颜色）、基因sh（胚乳呈皱缩型）和基因wx（胚乳为腊质型）。这些基因的次序为wx-sh-C，且都位于具有染色结的断臂上，因此可以确定染色结和这些基因之间为一连锁关系。这一实验发现不仅令人信服地证实了基因与特定染色体之间的关系，而且为“转座基因（Ds）”提供了重要线索。当年夏天，麦克林托克受斯塔得勒邀请去密苏里大学，研究玉米在X辐射下出现的隐性性状表达现象，结果提出有关染色体断裂·融合·桥周期的描述和环状染色体假设。对环状染色体行为的研究，促使她高度关注染色体断裂端的行为，进而认识到细胞的修复机制和单个事件背后的整体协调能力。
由于在研究中取得了一系列杰出成果，麦克林托克于1939年当选为美国遗传学会副主席，1944年成为美国科学院院士。
当年夏天，麦克林托克在一片赞美声中，依然穿着缝有许多口袋的工作服，冒着酷暑穿梭在玉米地里，仔细观察玉米幼苗、籽粒上的斑斑点点，并在显微镜下检查其染色体行为。
她以自花授粉的方式种下一批9号染色体带有断裂端的玉米，通过细胞学检测发现，其子代染色体的断裂仍然发生在9号染色体的特殊位点上。她敏锐地发现，不同于其他事件引起的偶然断裂，该位点的断裂是一种高度非随机性的、可遗传的事件。麦克林托克将这种因子命名为Ds因子。当她采用三点测交来精确地测定Ds位点时，竟然发现Ds是不稳定的，可以从染色体的一个位点跳到另一位点。这就是“转座”概念的首次浮现。后来的实验进一步表明，Ds除了能导致染色体解离之外，还可引起邻近基因的突变。当Ds插入显性有色基因C附近时，C就被突变为无色隐形基因C，或者被抑制了显色功能，于是就在籽粒有色的背景上出现无色区域；另一方面，当Ds插入隐性无色基因C，附近时，则会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，致使它所控制的颜色基因时开时闭，从而表现为玉米籽粒上的斑斑点点。
从1944年发现最初的线索起，麦克林托克整整花了6年时间终于构筑了一个完整的“转座”理论体系，这就是Ac-Ds体系的提出。
1951年，麦克林托克在冷泉港学术研讨会上通报了她对转座理论的研究。出乎意料的是，当时一流的遗传学家却无法理解她所用的语言。她的革命性思想明显与当时流行的基因的功能性和稳定性、突变的随机性等基本假设相冲突。
1956年，当她再次在冷泉港学术研讨会上阐述她的转座基因学说时，她所面对的已不再是漠视，而是无情的奚落、批评与攻击，为此她选择孤独，不再发表论文，也不在参加学术研讨会。直到20世纪70年代末期，当科学家相继在细菌、酵母、果蝇中发现转座基因之后，她的伟大假说才逐渐被科学界接受。
虽然麦克林托克的大胆观念未能引起科学界的喝彩，但她依然在许多遗传学家那里享有崇高的威望和敬意。
哈佛大学医学院生物学教授霍华德·格林在缅怀麦克林托克时说，作为一名科学家，麦克林托克是典型的科学非职业论者。这并不是因为她抑制着要把科学作为职业的渴望，而是她无法把科学想象成个人平步青云的阶梯。她的科学成就在年轻时就得到了普遍认同。
20世纪50-60年代，当她正埋头于最杰出的工作时，却几乎被科学界遗忘，以至于到了不愿发表论文的地步，但她没有让内心的不安影响自己的生活和工作。她在科学上的成就源自于她对事物客观性的尊重。
对她来说，客观真相都有神秘的起源，无论是对内在的或是外在的事物，她都怀有一种深深地敬畏之情。她发论文的速度很慢，部分原因是因为她“必须确认那里面没有差错”。每个认识她的人都知道，一但她确认了某件事情，她的判断一定是正确的。
格林说：“我也深深感受到了这一点，有时我无法理解她的解释，但我不用担心，因为我对她的结论有信心。”
1983年，麦克林托克81岁高龄时，她因其卓越的科学贡献而独立荣获当年的诺贝尔生理学或医学奖。颁奖委员会在颁奖致辞中强调，她的成功，其意义远远超越了科学本身。对于科学界、政治家和大学行政管理者来说，这意味着保证科学家追求其独立研究而不必担心其直接的实际应用的自由是多么重要；对于生活在经济衰退和大学研究经费缩减年代的年轻科学家来说，这已证明简单的手段也能做出巨大的发现”。
面对荣获诺贝将这一崇高荣誉，麦克林托克平静地说：“我觉得自己获得这种意外的奖赏似乎有些过分。多少年来，我在对玉米遗传的研究中已经获得很多快乐。我不过是请求玉米帮我解决一些特殊的问题，并倾听了她那奇妙的回答。”
美国科学、工程与公共政策委员会评论说：“任何人一旦观察或者理解了以前人们从未观察或者理解到的东西，并体验过由此激发出来的孩子式的惊奇，都会对麦克林托克的热情心领神会。追求这种体验，作为一种动力，使研究人员扎根实验室、穿行于酷热丛林的下层林丛以及追踪某个困难理论问题的线索。科研中取得成功，是一种个人成就，给个人带来荣誉。但是，它也是一种公共成就，因为在认识新事物过程中，发现者既依赖于所有科学家共有的知识体系，同时也对此体系做出了贡献。”