巴巴拉·麦克林托克—

追踪“跳跃的基因”

巴巴拉·麦克林托克也许永远不会像生于1822年的奥古斯丁教修道

士格雷戈尔·孟德尔那样出名。孟德尔从“豌豆统计试验”中得出的遗传定律使他名声远扬。经过数年耐心的试验观察，他发现了豌豆花的颜色和成熟豌豆角的形状等特征的遗传规律，他的发现（有的科学历史学家认为是他通过对试验结果的巧妙篡改后找到的期待）今天被当作“孟德尔遗传定律”在学校中广为传播。孟德尔在1865年第一次布鲁恩科学协会的会议上介绍了这一定律，一年以后他正式发表了论述这一定律的豌豆试验论文，但他在这一方面的成果当时并没有得到人们应有的承认和赞扬。后来，谦逊的孟德尔曾担任过奥古斯丁教修道院的院长，直到1884年孟德尔离开人世时，他的发现也一直没有引起学术界的关注和重视。

■半边白色，半边红色，这朵大丽花形象地展示了“跳跃的基因”现象。通过植入某个控制基因可使一部分花瓣染成紫红色，而另一部分花瓣则还保留原来的白颜色。在植物生长的不同阶段植入控制基因，就可以使花朵得到或大或小的染色的部分巴巴拉·麦克林托克在研究玉米时获得的这一发现很长一段时间被科学界误解并打入冷宫

巴巴拉·麦克林托克的科学生涯在很大程度上与19世纪的修道士科学家孟德尔相似，她也经常独自一人从事极需耐心的植物培育工作，她主要从事玉米植物的科学试验，她也在遗传方面取得了突破，她的研究成果同样因没被理解而搁置了几十年，幸运的是她的寿命比孟德尔长，所以终于在八十岁高龄时因其对科学的重大贡献而被授予诺贝尔医学和生理学奖。

巴巴拉·麦克林托克出生那一年，来自三个国家的三位学者同时独立地“重新发现”了孟德尔遗传定律。孟德尔根据他的研究成果得出结论认为，某些独立的遗传“元素”决定了豌豆的外观特征（显性），这些元素（今天称为基因）在生物中成对出现：一个来自父亲，另一个来自母亲。今天，人们已在细胞里找到了与遗传有关的组织，这种引起人们注意的细胞成分很容易被染色，并可通过显微镜观察到，所以人们称它们为染色体，孟德尔所说的“元如指掌，这样素”，即遗传特征就在这些染色体的身上。1909年，丹麦植物学家威廉·约翰内森引入了“基因”这个概念，1913年后人们知道，在染色体的特定位置能找到某些特殊的基因，美国学者阿尔弗雷德·斯特蒂文特后来制作了第一张果蝇基因图，果蝇是斯特蒂文特最喜欢的实验动物之一。

尊重大自然

“每当我在草地上行走，我都感到心疼，因为我知道，地上的小草在朝我哀叫，”巴巴拉·麦克林托克这样来描述她与大自然的关系，这种与大自然的关系在她的研究中起着相当重要的作用，“你必须了解生物是如何生长的，了解它的各个部分，了解它什么时候会出毛病。生物……在生长过程中不断受到环境的影响，要不断地注意这一切，对植物你得了才能记住它们的变化。”

■巴巴拉·麦克林托克在实验室里研究玉米，1963年

巴巴拉·麦克林托克选择玉米作为自己的研究对象，因为杂交后的玉米粒颜色特别适合用来研究验证孟德尔遗传定律。麦克林托克精通细胞遗传学，她研究出了新的染色体分析确定方法，能准确无误地将杂交试验的可见结果与她在显微镜下对染色体的观察结合起来，简单说就是将基因和特征进行对应分类，她在这方面的研究成果获得了科学界的认可和好评。但在当时经济处于低迷的美国及男人占主导地位的遗传学领域，巴巴拉的研究成果并没有为她带来丰厚的收入和相应的地位，但所有这一切都没能影响到巴巴拉·麦克林托克对科学的执著。当时，巴巴拉·麦克林托克周围的同事开始转向染色体化学特性的研究，遗传学的研究也慢慢朝分子生物学方向发展，但她却继续孜孜不倦地，甚至是孤独寂寞地从事培育实验和细胞遗传学的研究。当时的分子生物学的主流观点认为，基因有规则地排列在染色体中，且其位置保持不变，巴巴拉·麦克林托克通过多年的研究却在20世纪40年代后期得出了不同的观点：除了决定玉米颜色的“正常”的基因以外，还存在着一种控制基因。她借用孟德尔的说法把这种控制基因称为“控制元素”，这种控制基因在特定条件下可“激活”或“关闭”正常的基因，只有这样才能合理地解释她在玉米粒中观察到的色素变化。除此之外，她还发现这种控制基因不是固定在染色体的某个地方，而是可以“跳跃”的，从而控制其他相应的正常基因。

孤独的探索者

作为一位大学教师，巴巴拉·麦克林托克是一位不易接近和行为古怪的人，在研究工作上她是一位孤独的探索者。对于那些跟不上她敏捷思路的同事，她往往显得缺乏耐心，但她不愿与人争辩。她发表的文章措辞严谨，她在科学界为数不多的知音认为她的表述准确而优雅，其他人则听不懂她在说什么。

巴巴拉·麦克林托克在1951年的一个报告里第一次介绍了这种“跳跃的基因”（即转座因子），她的同行对她的观点表示不可理喻，在以后的几年中“跳跃的基因”被打入冷宫。20世纪60年代初期，法国分子生物学家雅克·莫诺和弗朗西斯·雅各布在细菌中也发现了这种“跳跃的基因”，并因此获得了1965年的诺贝尔奖。直到这时，同行们才醒悟到，刚愎固执的巴巴拉·麦克林托克也许是对的， 巴巴拉·麦克林托克终于等到了姗姗来迟的认同和赞扬。今天，“转座因子”已成为遗传学的一个专门术语。

■终于等到了这一刻：在发现遗传物质的可变组织30多年后，巴巴拉·麦克林托克在1983年12月10日被授予诺贝尔医学奖

巴巴拉·麦克林托克

生平与学术生涯

伟大的遗传学家巴巴拉·麦克林托克于1902年6月16日出生在美国康涅狄格州的哈特福德，原名叫埃莉诺，四岁时父母才给她改名为巴巴拉。巴巴拉的父亲是一位医生，母亲来自东海岸一个贵族家庭，全家共有四个孩子，巴巴拉排行第三，家中最小的孩子来到人间时，父母亲将巴巴拉送到了一个亲戚家中，她在那里度过了一段童年的时光，从小养成了独立处事的习惯，受到了开明宽松的教育。巴巴拉从小就喜欢自然科学，1919年她进入伊萨卡的康奈尔大学学习农业学，培植专家哈钦森发现了巴巴拉这位天才，在她上大三时就让她参加了遗传学培训课程，为日后的博士论文做准备，这个决定奠定了巴巴拉·麦克林托克未来的科学生涯。她1923年获得农业学学士学位，1925年获得硕士学位，1927年完成博士论文。在当时的美国，即使像巴巴拉那样才华横溢的女大学毕业生也很难找到满意的工作。1931年以前，她只能一直在康奈尔当科研助手，1931年她获得了美国国家研究理事会的一份奖学金，1933年获得古根海姆基金会的奖学金来到了德国，但她并不喜欢德国，于1934年提前回到了美国，1934—1936年间，巴巴拉作为一名科技职员供职于洛克菲勒基金会，后来她终于在密苏里州的哥伦比亚大学获得了一个助理教授的职位，继续她在玉米基因方面的研究。1941年她放弃了在哥伦比亚大学的工作，并于1942年来到了著名的卡内基研究所，鉴于她在玉米染色体方面的研究成果，1944年巴巴拉成为美国国家科学院历史上的第三位女性科学家，同年被选为美国基因协会主席。在接下来的6年时间里，巴巴拉发现了玉米种子的跳跃的基因，并于1951年正式发表了她的研究成果。巴巴拉·麦克林托克虽然受到了大家的尊敬，但并没被理解，她的研究成果在很长一段时间里无人问津，得不到应有的重视和关注。1965年至1974年，她担任了康奈尔大学的教授，义无反顾地继续着她的玉米研究。20世纪70年代，人们重新审视和评价了巴巴拉·麦克林托克的研究成果，并给予高度重视和赞扬，1983年她获得了诺贝尔医学奖。这位伟大的女遗传学家直到最后一刻仍坚持亲自培育玉米，她于1992年9月2日在长岛与世长辞。

相关知识

遗传学简史Ⅰ

有关遗传的化学基础学说发展相当缓慢，虽然早在1928年人们就已经知道染色体和作为染色体组成成分的脱氧核糖核酸，但直到20世纪50年代早期，大部分科学家还坚信蛋白质是遗传信息的载体。1944年，化学家奥斯瓦特·埃弗里就指出，负责遗传的是脱氧核糖核酸（DNA），而不是蛋白质。20世纪50年代初期，科学家们才把视线从蛋白质转移到了脱氧核糖核酸上来。沃森·克里克于1953年提出的新模型又开拓了一条在细胞中寻找遗传机理的途径。

推荐

阅读：

《发现跳跃基因的巴巴拉·麦克林托克》， Evelyn Fox Keller著，Berlin 1995

《玉米田里的先知：异类遗传学家麦克林托克》， Evelynfox Keller著，唐嘉慧译，台北：天下文化出版公司1995

参观：

德国利希—埃伯施塔特魏泽尔庄园4万平方米大的“太阳道”玉米迷宫

点评

孟德尔数豌豆，麦克林托克数玉米，孟德尔发现了基因，麦克林托克解释了基因的作用。两位科学家经历了极为相似的命运，他们的研究成果被长期误解。