慧眼識“玉米”

　　1983年，一位身材嬌小、精神矍鑠的老太太獲得了諾貝爾生理學與醫學獎。對81歲高齡的她來說，這一科學界至高無上的榮譽遲到了30多年。在經歷了長期不被理解和受冷落的遭遇后，她的科研成果終于被人們接受了。她說：“我覺得自己獲得這種意外的獎賞似乎有些過分。多少年來，我在對于玉米遺傳的研究中已獲得很多的快樂。我不過是請求玉米幫助我解決一些特殊的問題，并傾聽了她那奇妙的問答?！?br/>　　這位語言樸素的老人，在玉米遺傳學的園地中辛勤耕耘了一輩子，以其獨特的天賦和方式取得了非凡的成就，在遺傳學界享有極高的威望。她的名字就叫巴巴拉·麥克林托克。
　　
　　情寄玉米
　　
　　1902年6月16日，麥克林托克在美國康涅狄格州的哈特福德出生。她生性熱愛自由，遇事喜歡獨立思考。學生時代，她就對自然科學表現出濃厚的興趣，尤其喜歡鉆研讓人頭疼不已、退避三舍的難題。她覺得解決難題的關鍵，就在于找到一個恰到好處的視角，而這不僅是對自己耐心和毅力的考驗，更是對多角度思維能力的極好鍛煉。在解決難題的過程中，麥克林托克感受到了思考的莫大樂趣，也正是這種樂趣吸引著她一生埋頭于科學研究，而沒有絲毫功利的目的。
　　1919年，麥克林托克就讀于康奈爾大學農學院。當時，這個學校的絕大多數學生都熱衷于農藝學，因為農藝學比較實用，這個專業畢業后可以找到一份好的工作。但是，麥克林托克卻對遺傳學這門基礎性學科有著強烈的興趣。在當時，遺傳學界已認定染色體是遺傳因子的載體，所以很多學者都極為重視對染色體的研究。麥克林托克在選修遺傳學課程的同時，也選修了植物學系開設的細胞學課程，學習染色體的結構，及其在減數分裂和有絲分裂期間的行為。本科畢業時，麥克林托克堅定地認準了繼續深造的方向——細胞遺傳學。對于自己選擇的道路，麥克林托克自始至終都是樂在其中，終其一生沒有動搖過。
　　當時的康奈爾大學是玉米遺傳學的中心，因此，麥克林托克是從研究玉米開始的。由愛默生創立的玉米遺傳學，在20世紀二三十年代已取得了相當的成就。玉米的優點在于它一年一熟，為人們的深入研究提供了充足的時間：而且它的遺傳性狀清晰可辨，當時已證明它籽粒上糊粉層的顏色，以及胚乳的性質，皆受以孟德爾的名字命名的遺傳因子的控制。沿著這一研究傳統，麥克林托克出色地完成了玉米遺傳學和細胞學的聯姻。作為對玉米中的基因現象做細胞學分析的玉米細胞遺傳學領域的先驅者，她第一次為人們提供了染色體的物理基礎和某種可遺傳特性之間的可視聯系。
　　麥克林托克的成功，很大程度上取決于她對玉米專注不移的感情。1933年6kmFg8NgWKw+JiBRkqRmRL5h44YK9QXc5L9wzUeH08o=，果蠅幼蟲唾腺巨大染色體被發現，這種染色體比減數分裂時的染色體和體細胞中的染色體要大200倍，而且有明顯恒定的標志，這是果蠅遺傳學飛速發展的極好契機，玉米遺傳學的地位再不能與之相提并論。就在這種情況下，麥克林托克卻一如既往地冒著酷暑，穿梭于玉米地里，細心觀察幼苗和籽粒上的色斑，并在顯微鏡下檢查其染色體行為。
　　同樣，相比于細菌、噬菌體這類結構簡單、繁殖迅速的原核生物，玉米既是生長緩慢的高等真核生物，又是一種馴化植物，甚至沒有野生型，因此在很多科學家眼中，玉米并無普遍實用價值。
　　然而，不管別人對玉米評價如何，麥克林托克始終沒有“移情別戀”。她的目標很堅定，她深信：作為科學研究的對象，玉米和細菌等生物具有同樣的價值意義，生命的內在機制應該是相通的，只要你能發現其根本性的東西，你就能找到打開其他門鎖的鑰匙。
　　
　　“轉座”理論
　　
　　麥克林托克在遺傳學理論方面建樹頗多，其中最大貢獻就是“轉座”理論?！稗D座”是指轉座因子改變位置的行為。例如，從染色體上的一個位點轉移到另—位點，或從質粒轉移到染色體上。而轉座因子即細胞中能改變自身位置的一段DNA(脫氧核糖核酸)序列。第一個轉座因子就是麥克林托克在玉米中發現的解離因子。
　　1910年，摩爾根在許多紅色復眼果蠅的后代中，發現了一只白色復眼果蠅，從而得出結論：基因是穩定的，突變是隨機的。在玉米遺傳學中，愛默生首次發現了在一個玉米籽粒上，有時會出現斑斑點點的現象，他猜測：基因的不穩定性造成了這一結果。而麥克林托克則是從研究染色體尤其是其斷裂端的行為，開始步入這一領域的。
　　早在康奈爾大學植物學系當研究生時，麥克林托克就鑒定出在玉米細胞中每條染色體的不同形態特征，并按從長到短的順序將其命名為1－10號染色體。1931年，她在9號染色體短臂的末端發現一個明顯的結節，而結節附近處的基因證明與胚乳的色素、形狀有關。這為“轉座”的發現打下了必要的基礎，因為后來備受麥克林托克注意的染色體斷裂，就經常發生在9號染色體結節附近的一個特定位點上。
　　1928年，斯塔德勒用X射線誘發了玉米的基因突變，他想知道在突變的背后究竟發生了什么事情，細胞中的染色體到底發生了什么變化。為此，1931年夏天，斯塔德勒邀請麥克林托克去密蘇里大學鑒定染色體的變異行為。經考察，麥克林托克認為是X射線引起了染色體片段的部分丟失。
　　回到康奈爾大學后，麥克林托克開始思考，這些染色體的缺失是如何造成的?其全過程應該是怎樣的?經過—番苦心思索，麥克林托克大膽地設想出了一個“斷裂·融合·橋周期”的觀點，從中推論出“環狀染色體”的存在。通俗的說法就是，一條染色體在兩個部分發生斷裂，斷裂端相互融合，最后，形成一個具有雙著絲粒的“環狀染色體”。這一觀點提出后，立即引起了生物學界很多人的質疑。他們難以置信，僅憑著假設和想像，麥克林托克竟能描繪出一個“環狀染色體”從復制、斷裂到愈合的完整畫面。然而，不可思議的是，第二年研究人員通過顯微鏡的觀察，證實了她的天才猜想。
　　前面講到，麥克林托克發現9號染色體上有一特定位點，經常發生斷裂并引起表現型上的變化，而研究也證明，在這一位點附近的基因控制著胚乳的色素、形狀。1944年夏天，麥克林托克自花授粉種下了一批9號染色體帶有斷裂端的玉米，通過觀察其子代胚乳的色素、形狀來判斷染色體斷裂帶來的效應。細胞學檢測的結果表明，子代中染色體的斷裂，仍發生在相同的位置上。
　　于是，麥克林托克大膽斷言，該位點的斷裂絕非偶然，而是具有可遺傳性的：該位點上一定存在一個“控制因子”，能導致染色體的解離(斷裂)。她把這一“控制因子”命名為Ds(Dissociations：離異)因子。可是，當她著手測定Ds的位點時卻發現它并不穩定，它可以在染色體的不同位點之間跳躍。與此同時，麥克林托克還發現了另一個奇怪的基因行為——兩個同源細胞中的一個細胞，得到了另一個細胞所丟失的(因子)。于是她又開始思索Ds的解離行為本身也是受了另外一個因子的控制，這個因子調節著突變的頻率，可叫作Ac(Adivation：活化)因子。非自主的Ds只有與Ac構成一個控制系統時才能轉座(移位)。
　　出人意料的是，實驗表明Ac竟又是一個并不固定的轉座因子。進一步的觀察實驗表明，Ds除了能引起染色體斷裂，還能導致鄰近基因的突變。在Ac的遙控下，Ds飛快地在染色體上跳躍，致使玉米籽粒呈現出不規則的斑點。
　　經過整整6年的研究，1950年，麥克林托克終于建立起了一個完整的“轉座”理論體系，從而為紛亂的基因突變現象找到了背后的真正原因。
　　
　　終被承認
　　
　　1951年，麥克林托克詳細介紹了自己的“轉座”理論。但是，連當時一流的遺傳學專家也無法理解她，更不用說接受這一理論了。當時，在經典遺傳學中，人們廣泛接受的是摩爾根理論，強調的是基因的穩定性和突變的隨機性，而美國遺傳學家比德爾和生物化學家塔特姆提出的“一個基因一個酶”學說，強調的又是基因的功能性(編碼合成蛋白質)。所以麥克林托克的“轉座”理論既強調基因的不穩定和可移位性，又揭示基因功能的多面性，完全是與經典理論背道而馳的。
　　麥克林托克絲毫沒有因為不被理解而氣餒。在那段受冷落的漫長歲月里，麥克林托克依然從事她心愛的玉米遺傳學研究。她發現，玉米中的Ac-Ds體系能控制差異甚大的基因行為。于是她大膽地得出它也能控制任何其他基因行為的推論，并且認為控制因子不僅存在于玉米中，還應該存在于昆蟲和其他生命體中。
　　20世紀70年代，隨著分子技術的發展，轉座因子的分離已成為可能，研究人員在細菌、酵母、果蠅等其他生物中發現了轉座因子的存在。這一強勁的事實終于使轉座因子作為一種普遍而重要的現象被廣泛接受。人們終于恍然大悟：原來麥克林托克早在30年前就已有“先見之明”!
　　1981年冬，麥克林托克應邀出席邁阿密學術研討會。在這次學術討論會上，她終于為歷經30年才姍姍來遲的認可而流淚。她說：“根據自己長期觀察的結果，無法否認轉座因子的存在，所以才提出‘轉座因子’的概念，但得不到承認，我只好把這件事當作很久以前的一個幻想埋在心里?，F在，大家都認為的確存在著‘轉座因子’?？磥砣诉€是長壽好?！?br/>　　1983年，麥克林托克摘取了科學界的桂冠——諾貝爾生理學與醫學獎。
　　這就是巴巴拉·麥克林托克——20世紀的一位天才女遺傳學家。在她一生的90個春秋中，她最鐘愛的東西就是科學，最喜歡做的事情就是探索玉米的生命世界。她的生命本身，也為心浮氣躁的現代人下了一個關于真正的科學精神和真正的愛的最好定