遗传学家的遗传秘密

遗传学家的遗传秘密

出生于缺少书籍的家庭，他成了科学家。

姐姐哥哥在15岁失学，他自己最终成为皇家学会会长。

成绩不好考试不及格而吃过大学闭门羹，他却获得了诺贝尔奖。

深入到基因水平的世界一流遗传学家，他并不能破解个体水平的自身遗传之谜。

“穷孩子学术不宜”论

理论上，我感到急剧变化中的中国社会，可能与100多年前马克·吐温（Mark Twain）时代的美国相似，包括拜金主义。而现实中，不久前收到一位学生的来信时，我还是有点惊讶，没有想到社会对物质的崇拜到了压抑青年人志向的程度。他问：听说，做科学研究是富裕家庭后代的事情，不适合我们穷人出身的孩子，是吗？

后来多了解了一些，才知道这还不是孤立的问题，而是已经在部分青年学生中蔓延的问题，来源也许是社会。我这一代在中国长大的人，至少在青少年阶段，不太受到有关家庭贫富的教育，如果有，也是说有钱人（“地主、资产阶级”）坏，穷人好，穷人有志气。这种教育有不切实际的成分，但是，对于家庭经济状况较困难的青少年在心理上也许可以起好的作用，而对于家庭状况好些的青少年，也许使他们不敢过多依赖家庭。至少，这是我自己看到的比较窄的社会范围内的情况。

在贫富分明的今天，如果要用中国极左时代的事例讲给学生听，可能不起正面效果，而有负面影响。

英国科学家纳斯（Paul M.Nurse）的故事，也许可以给那位写信的同学以及有类似困惑的学生提供参考。不是说家庭困难对后代一定有利，但本文也多提供一个克服困难、力图做自己感兴趣事情的例子。

穷人的孩子爱科学

出生于1949年的纳斯于2001年获诺贝尔生理学医学奖。

他获奖后不久写的自传介绍：父母以前在农村，母亲是厨娘，父亲做手工，也给人开车。1930年代后，他们搬到伦敦西北部，父亲在食品加工厂做机修工，母亲除了照顾4个孩子以外，有时也做清洁工。他是家里最小的，比其他孩子都小很多，有时好像独子似的。

他的自我介绍，包含很大的错误，只是他那时不知情。

纳斯出身于英国不富裕的工人家庭。但他没有为环境所限，坚持自己的兴趣和爱好，在科学上做出重要发现，并参与推动科学在社会中的作用。

纳斯的科学兴趣点燃于小学。苏联卫星上天，远在英国的孩子纳斯受到鼓舞，他8岁时，从报纸上读到苏联卫星2号要飞过伦敦，生日时得到的礼物望远镜让他可以在后院观看天上飞过的苏联卫星2号，这也是他一生爱好天文的起源。

爱科学的“穷孩子”纳斯。（侯珂珂绘）

他上的公立中学很重视教育，条件很好，但也强调考试。其他孩子一般来自比他富有，或者更有读书传统的家庭。纳斯曾感到自己好像是“离水之鱼”。考试不行，记忆不好，没时间做自己喜欢的东西。但是，有个生物老师尼尔（Keith Neal），鼓励学生学博物学、做实验。纳斯照着《科学美国人》介绍的实验步骤用果蝇研究色素差别、看鸟、收集甲壳虫，不亦乐乎。他由此对博物学、生态学产生了兴趣，中学时还在课外活动中学了登山和滑翔，以后一生喜爱飞行。

他小时候信教，中学时觉得《圣经》（Bible）讲的生命起源和进化论不符，于是他放弃了宗教，成为无神论者。

中学毕业时，纳斯希望上大学。但当时大学入学必须考法文，他考不及格，因而被大学拒之门外。

纳斯到一间啤酒厂附属的微生物实验室做技术员。实验室主任很快让他每周两天做完常规工作，鼓励他利用余下的时间做实验。

但是，他上大学必需的法文还是过不了关。

天无绝人之路。伯明翰大学的一位遗传学教授给他长时间面试后，帮纳斯绕过法文，使他得以在1967年上了大学。大学期间，他的生态学兴趣变成了在实验室里研究生物的兴趣。1970年大学毕业后，到东英吉利亚大学，从发育生物学角度对细胞周期感兴趣。他的研究生起步并不顺利，觉得重复做实验挺郁闷，也曾想过转行。但最终还是坚持下来，于1973年获分子生物学博士。

1972年美国遗传学家哈特韦尔（Lee Hartwell）用酿酒酵母筛选细胞周期的突变体，开创了细胞周期研究的新时代。纳斯想加入这个新领域，但他和妻子都不能去美国。于是他就到爱丁堡大学的米奇森（J.Murdoch Mitchison）教授的实验室，那是英国裂殖酵母的权威。因为其实验室缺遗传学人才，米奇森建议纳斯到瑞士一个做裂殖酵母遗传的实验室进修一段时间。在米奇森实验室做博士后的6年中，纳斯开始了他的主要发现。米奇森家庭和纳斯相反：是英国学术世家之一，目前仍然活跃在学术界。米奇森非常支持纳斯。纳斯认为他是对自己一生最有影响的两个老师之一，给自己很大的学术自由。

纳斯的科学和社会活动

纳斯的主要科学贡献，在于研究细胞分裂的分子机制。

细胞分裂，是细胞繁殖、分化的基本过程。如果细胞不分裂，一个人就只能是起初的一个细胞，不能变成个体。

对细胞周期的研究，1998年我曾在《科技日报》发表简介。如当时所述，我认为细胞周期的研究中，哈特韦尔和纳斯的工作最重要，而第三重要的科学家有几位比较相近，最后得奖并不表明得奖的第三位工作重要性高于未获奖的那几位。这个领域的突破性工作是哈特韦尔决定用遗传筛选，寻找影响酵母细胞周期的突变体。他找到了突变体，实际就发现了影响细胞周期的很多基因。1970年代初，人们并不知道能得到并确定具体的基因，只是以突变来间接了解基因。哈特韦尔找到了较多基因，命名为CDC，后面接数字（CDC1、CDC2、CDC3……）。一些年后，技术的发展，特别是1973年重组DNA技术的建立，1970年代中晚期基因克隆技术逐渐完善，可以得到突变所在的基因，八九十年代更可以对基因进行较多的操纵。哈特韦尔是开创遗传学研究细胞周期的先锋。他的工作影响超出细胞分裂周期本身，因为通过继续研究其中部分基因参与的生物学过程，也帮助人们理解一些其他领域的问题。

纳斯是较早期加入这一领域的科学家，其研究途径相似于哈特韦尔。纳斯用另外一种酵母做同样的遗传筛选，其起点并非很有创造性，但是，他在1970年代中期首先确定CDC2的功能，特别是因为发现CDC2功能加强的突变体能加快细胞周期，从而提出众多CDC基因中CDC2的突出作用。

到1980年代，多个研究发现CDC2在从酵母到人的多种真核生物中都起关键作用。科学家们得到多个决定细胞周期的基因，而且发现多种生物用同一套关键分子，组合成一个机器似的，非常漂亮。到1990年代初，基本框架已经确定。现在教科书一般画一个圈，图示细胞周期的不同阶段，而围绕这个圈，可以画上不同的分子有何变化，它们起什么作用。外行粗看貌似八卦图，其中却含有深刻而现实的意义。其中，最突出的是CDC2。CDC2编码的蛋白产物是蛋白激酶，由在细胞周期不同阶段表达量不同的分子调节它的活性，而CDC2编码的蛋白激酶通过调控其他蛋白质的磷酸化，调节它们的活性，控制它们的功能。

细胞周期的研究，用酵母做遗传学研究，当时都认为是基础研究，不清楚应用意义。其实，细胞分裂异常，也是疾病的原因。比如，无限制的分裂会导致癌症。所以，细胞分裂既是基础问题，也有应用意义。酵母的研究最后推动对人类癌症发生机制的理解，是多数人始料不及的。现在已经公认，酵母是主要模式生物，而不是少数科学家的怪癖。

纳斯本人在多个单位工作过，曾任牛津大学教授。2003年到美国生物学顶尖的洛克菲勒大学任校长。他在洛克菲勒时加强了对年轻教授的支持。

纳斯不避公众，推动社会对科学的支持。他也致力推动英国的科技体制改革。2010年4月，伦敦《泰晤士报》（The Times）发表的访谈中，纳斯主张英国学习美国霍华德·休斯医学研究所模式，在全国以新机制支持优秀科学家。成立于1660年的英国皇家学会，同年11月30日将庆祝其350周年。其后第一天，纳斯将就任皇家学会第60任会长。2011年第一天，他将任英国医学研究和创新中心（UKCMRI）首任主任，在伦敦市中心建立欧洲最大的生物医学研究机构：5年后将有1500人、约10亿美元的研究经费。

爵士原是私生子

纳斯虽然是优秀遗传学家，但对自己的遗传背景长期蒙在鼓里：在得奖不久后写自传的时候，他并不知道所介绍的“父母”不是他真正的父母。他知道自己比兄姐小很多，却不知道个中缘由。

1999年被女王封爵的纳斯，发现自己是私生子的过程也很偶然。

他于2003年到美国担任洛克菲勒大学校长。其后，申请美国绿卡时没有通过，纳斯挺恼火的。美国国土安全部说他提交的出生证上没有父母名字，要求他提交更详细的出生材料。英国有两种出生证，一种短的，一种长的。纳斯交代秘书去问英国要长的出生证，自己旅行去了。回来后，秘书说你是否把父母名字搞错了。他看到自己的长出生证后，也不得其解：上面母亲是他姐姐的名字，父亲一项无人。后来他在诺贝尔网站加的更正说自己过了几秒种才意识到（报社采访他的报道说是他妻子先意识到）：可能原来以为的父母其实是外祖父母，而姐姐才是母亲。

可惜，这时他已经不能问父母和姐姐：他们早已过世。他的两个“哥哥”也毫不知情。

纳斯有两个女儿，现在分别从事电视节目制作和高能物理研究。她们小时候常听父亲讲科学和历史，觉得父亲对事情都很好奇。其中一位其实比父亲知道更多家史，她11岁时因为要写家谱，“奶奶”告诉她：她父亲的“父母”各自都是私生子。纳斯从出生证上看到自己出生于姨婆家，打电话给表姨得知出生之谜：自己的“姐姐”原来是母亲。生母17岁怀孕，18岁去乡下生了纳斯，外祖父母将他以“儿子”的名义带回伦敦，抚养成人。

纳斯快3岁时，生母结婚。婚礼上，小纳斯钻到桌子底下，把蛋糕给碰翻了。生母一手拉着纳斯的小手，一手搀着丈夫拍了一张照片。生母出嫁后从此将纳斯完全交给了外祖父母。生母去世后，纳斯才知道，她的床边有4个孩子的照片：后来生的3个，和纳斯本人。

纳斯很懊悔没有机会和母亲长谈自己的身世。他也试图找到父亲。听说有位音乐家与母亲有联系，纳斯就检测音乐家亲戚的DNA，结果没有发现和自己的关联。只剩下一个美国兵的传说，也仍有疑问。比如，虽然纳斯有Paul这一平凡名字，其中间名Maxime却不像工农兵，更似某种贵族，也不能排除俄国、法国贵族血统的可能。

纳斯并不讳言自己的出身，他觉得生母一生为此含羞，而自己公开谈论可以代偿一些：母亲半个世纪不肯说的事情，我就说了，不是什么大不了的耻辱。“作为一个挺好的遗传学家，自己的遗传竟然是个长期的秘密，这个讽刺倒蛮吸引我。”

纳斯不仅克服出身带来的困难，也全然不为出身卑微而羞愧。

一般的中国学生，可能不会有纳斯双重的“家庭问题”，从中也许可以看到更多希望：客观判断自己的潜能，通过努力建立自己的事业。

1998年在《科技日报》发表的关于细胞周期研究的简介《细胞分裂的分子原理》也见：http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=2924。

非科学故事部分资料来源：诺贝尔奖网站，《科学》和《自然》的新闻报道部分，Scientific American的访谈，记者Roger Highfield报道（2010年4月19日，http://www.telegraph.co.uk/science/7607690/Sir-Paul-Nurse-Geneticist-inherits-a-mystery.html）。

写于2010年暑假，2010年9月21日发表于《文汇报》。