社交账号登录

社交账号登录

0/34

上传头像

拖拽或者缩放虚线框,生成自己满意的头像

头像

预览

忘记密码

设置新密码

文化

诺贝尔奖得主西德尼·布伦纳去世,他是 DNA 密码的破译者

Nicholas Wade2019-04-09 07:12:31

他的工作为生物学进入基因组时代奠定了基础。

本文只能在《好奇心日报》发布,即使我们允许了也不许转载*

西德尼·布伦纳(Sydney Brenner)上周五(当地时间 4 月 5 日)于新加坡逝世,享年 92 岁。这位在南非出生的生物学家曾帮助确定了遗传密码的本质特点。2002 年,他因将一种透明的小虫子用于生物发现实验而与其他几位科学家一同获得了诺贝尔生理学或医学奖。

近年来,他在新加坡工作生活,为当地政府资助的新加坡科技研究局(Agency for Science, Technology and Research)效力。新加坡科技研究局证实了他的死亡。

布伦纳博士是一位为人风趣、涉猎广泛的科学家,是 1953 年(即 DNA 结构被发现那年)到 1960 年代中旬这一分子生物学鼎盛时期的重要人物。随后,他用一种名为“秀丽隐杆线虫”(C. elegans)的蛔虫做实验,展示了解码人类基因组的可能性。他的这项工作为生物学进入基因组时代奠定了基础。

后来,他参与了另一个至今仍在产出成果的项目,专注钻研大脑的功能。

“我认为,我真正的能力在于开辟道路,”他在自传《我的科学人生》(My Life in Science,2001)中说道,“事实上,开幕战正是我最喜欢的部分。我担心一旦过了这个阶段,我就会感觉很无聊,想去做其他事。”

曾经在牛津大学念书时,这位南非年轻人是第一批在英国剑桥见到弗朗西斯·H·C·克里克(Francis H. C. Crick)和詹姆斯·D·沃森(James D. Watson)构建的 DNA 模型的人之一。当时他只有 22 岁。后来他说,这是他一生中最激动兴奋的一天。

布伦纳博士写道:“那次看到双螺旋结构给了我启示,我觉得一切都明朗了,我当场就决定了自己未来的科学生涯。”

他的洞察力和随时随地的幽默感给克里克博士留下了深刻的印象。几年后,克里克博士把他招进了剑桥大学。当时,这位理论生物学家希望能有人和他交流想法——在发现 DNA 的过程中,充当这个角色的是沃森博士。布伦纳博士成为了他的接班人,在剑桥大学分子生物学实验室(Medical Research Council Laboratory of Molecular Biology)和克里克博士在一个办公室共事了 20 年。

在这期间,分子生物学的基本要素被一一发现了,其中许多都是克里克博士或布伦纳博士发现的。他们 15 年来最大的追求就是弄明白遗传密码的本质特点。

布伦纳博士通过一系列巧妙的实验,改变了一种会袭击细菌的病毒的 DNA,为破解基因序列编码做出了决定性的贡献。

他证明,这种病毒可以通过三次突变先失去然后又恢复自己制造某种蛋白质的能力,就好像细胞读取 DNA“卡带”时读取到了正确的位置。这个实验表明,DNA 是一种三联体密码,每个 DNA 分子由三个 DNA 字母组成,决定了构成蛋白质的 20 种氨基酸中的一种。布伦纳博士把这些三联体密码命名为“codon”(密码子)。

随后,其他研究人员得以找出了 20 种氨基酸各自对应的密码子。布伦纳博士则负责确定哪两个密码子代表着“终止”的意思,能阻止细胞蛋白质合成机制的密码子。(这类终止密码子一共有三个。)

布伦纳博士也第一个断言了,一定存在某种方法,可以复制 DNA 中的信息,并将它传递给制造蛋白质的细胞器。这一起到媒介作用的物质如今被称为“RNA”,1960 年科学家在一次布伦纳博士和其他人设计的试验中发现了它。

布伦纳博士和克里克博士认为,分子生物学的基本问题已经得到了解决,于是他们转而寻找起了新的研究领域。布伦纳博士决定研究大脑,但他意识到,他需要用比当时实验室的标准实验生物果蝇更简单的一种动物来进行研究。

他选择了秀丽隐杆线虫。这是一种透明的小蛔虫,它们生活在土壤中,以细菌为食,生命周期只有三周。从人类基因组解码开始,这种虫推动了许多研究发现。

布伦纳博士和同事首先用秀丽隐杆线虫找到了将基因组分解成片段,并在细菌群中增殖每个片段的方法,然后用 DNA 测序仪对每个增殖的片段进行了解码。1998 年,他的同事约翰·苏尔斯顿(John Sulston)和罗伯特·沃特斯顿(Robert Waterston)完成了秀丽隐杆线虫的基因组测序,并于 2003 年和其他人一起用同样的方法对人类基因组进行了解码。

另一个因秀丽隐杆线虫的透明特点而得以展开的重大项目,是跟踪记录这种蛔虫从受精卵到成体体内全部 959 个细胞的谱系。到目前为止,还没有人能对其他动物完成这样的跟踪记录。这一壮举清楚显示出,许多细胞在发育过程中被程序性地杀死了,促生了 H·罗伯特·霍维茨(H. Robert Horvitz)对程序性细胞死亡现象的研究。

这个议题非常重要,已经超出了蠕虫生物学的范畴。事实证明,受损的人类细胞应该发生程序性细胞死亡,而癌症会阻止这一过程。

布伦纳博士、苏尔斯顿博士(他已于去年逝世)和霍维茨博士因他们对程序性细胞死亡的研究,获得了 2002 年诺贝尔生理学或医学奖。但许多人——包括布伦纳博士自己——都认为,布伦纳博士更早就应该因其与克里克博士对遗传密码的研究获得诺贝尔奖。

他的传记作者埃罗尔·C·弗里德贝格(Errol C. Friedberg)写道:“事实上,他曾在不止一个场合声称,自己很高兴能获得两个诺贝尔奖——但第一个诺贝尔奖他一直就没收到!”

1927 年 1 月 13 日,西德尼·布伦纳出生于约翰内斯堡附近的杰米斯顿镇(Germiston)一个犹太移民家庭。他的父亲莫里斯(Morris)是一个不会读写的鞋匠,为逃避沙皇军队征兵而逃离了立陶宛。他的母亲利亚·布伦纳(Leah [Blecher] Brenner)是拉脱维亚流亡者。

一位邻居教会了西德尼读书。他父亲店里一位顾客知道四岁的西德尼能顺畅地阅读英语,但他父亲却没钱送他去学校后,帮忙支付了他的学费。

15 岁时,西德尼获得了奖学金,前往约翰内斯堡的南非金山大学(University of the Witwatersrand)攻读医学。奖学金只能负担他的学费,但他参加了犹太教堂,帮助教堂达到了举行正式礼拜仪式所需要的法定人数(按规定,犹太教进行集体祈祷时至少需要有 10 人),每天可以挣到五美分。他就靠着这笔收入勉强维持了大学生活。

学医期间,他对科学研究产生了兴趣,同时也对临床医学逐渐失去了兴趣。1951 年从医学院毕业后,他获得了牛津大学的奖学金,研究攻击细菌的噬菌体病毒。

这笔奖学金要求回到南非。1952 年,他和南非同事梅··巴尔金(May [Covitz] Balkind)结了婚。巴尔金此前离过婚,有一个儿子。她后来成为了一名教育心理学家,和布伦纳博士育有三个他们自己的孩子。

克里克博士最终在剑桥大学为布伦纳博士找到了一个职位。1956 年,布伦纳博士和家人一起回到了英国。

克里克博士是一位训练有素的物理学家,也是一位理论学家,但布伦纳博士对生物学实践也非常感兴趣,很爱设计简炼精妙的实验。在南非读书时,他就建造了自己的离心机。如果他想给细胞染色,他就得先合成染料。

霍勒斯·弗里兰·贾德森(Horace Freeland Judson)在分子生物学历史著作《创世纪的第八天:20 世纪分子生物学革命》(The Eighth Day of Creation,1979)中写道,在哈佛,“他全身心投入到了噬菌体的研究中,精力充沛得就好像囚犯在从监狱里挖隧道一样”。

遗传密码后,布伦纳博士最雄心勃勃的项目是了解秀丽隐杆线虫的大脑。从正式意义上来说,这个项目失败了。他的同事约翰·怀特(John White)用显微镜观察了十年,发现这种蛔虫的大脑由 302 个神经元组成,神经元之间有超过 7000 个连接。但事实证明,接下来计算这种蛔虫行为的工作太过艰巨了,而这正是布伦纳博士此前的目标。

博伦纳博士的妻子已于 2010 年逝世,他们的三个孩子贝琳达(Belinda)、卡拉(Carla)和斯蒂芬(Stefan)目前仍健在。他的继子乔纳森·巴尔金(Jonathan Balkind)去年已去世。

1990 年代早期,布伦纳博士前往圣地亚哥斯克里普斯研究所(Scripps Research Institute)担任研究员。1996 年,他用菲利普莫里斯公司(Philip Morris Company)捐赠的几百万美元,在伯克利创立并领导了非营利机构分子科学研究所(Molecular Sciences Institute)。研究所有一项任务正是跟踪各种基因测序项目的研究。

1994 年至 2000 年,他为《当代生物学》(Current Biology)期刊撰写意见专栏。他最初把这个专栏称为“未知结局”(Loose Ends),但后来专栏被挪到期刊前半本时,他把专栏名字改成了“不成功的开始”(False Starts)。

除了诺贝尔奖,1971 年他还得到过医学科学领域著名的拉斯克奖(Lasker Award)。

布伦纳博士曾在剑桥大学和圣地亚哥索尔克研究所(Salk Institute)任职。他说自己在那里当“灭绝教授”(extinguished professor)。

他曾在剑桥和加利福尼亚两地生活,直到健康状况每况愈下后,他才在新加坡永久定居,同时担任新加坡科技研究局的顾问。1980 年代以来,他一直在为新加坡政府提供科学政策方面的咨询意见,并帮助创立了新加坡分子工程实验室(Molecular Engineering Laboratory)。2003 年,他被授予新加坡荣誉市民称号。

英国和新加坡的新闻机构称,布伦纳博士曾是一位重度烟民,近年来一直在接受肺部疾病治疗。

布伦纳博士才智敏捷,他曾自豪地表示,除了科学以外,“我擅长的另一件事就是说话。”

很少会有听众不被他迷住。他说话缓慢而精确,带着挥之不去的南非口音。他会说结构完美的长句子,常常用笑话结束讲话。讲话时,他会穿插对细胞本质特点的洞见和自己发明的一些有趣说法,比如“奥卡姆扫帚”(Occam’s broom,取自“奥卡姆剃刀”,即简单有效原理——译注)指“把不利于自己假说的事实藏起来”,又比如“牛油果阿伏伽德罗常数”(Avocado’s number)指“一份牛油果色拉酱里原子的数量”。

他做过很短一段时间的剑桥大学分子生物学实验室(Cambridge Laboratory of Molecular Biology)主任,但他不太喜欢做管理人员。

“(做管理人员的时候)你就成了两个令人难以忍受的群体之间的调解人,”他说,“上头是怪物,底下是白痴。”


翻译:熊猫译社 钱功毅

题图版权:Susan Spann

© 2019 THE NEW YORK TIMES

喜欢这篇文章?去 App 商店搜 好奇心日报 ,每天看点不一样的。