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[开创人类细胞遗传学历史的蒋有兴] 什么是细胞遗传学

来源:竞岗演讲稿 时间:2019-10-27 08:00:11 点击:

开创人类细胞遗传学历史的蒋有兴

开创人类细胞遗传学历史的蒋有兴 蒋有兴用低渗方法获得的人胚胎肺细胞有丝分裂中期染色体图。就是 这张图,改变了30多年来人们的错误认识,从而开创了人类细胞遗传学的历史。

可能稍微有点生物学知识的人都知道,在咱们的体细胞核内,一共有46条 或称之为23对染色体,它们携载了一个人全部的遗传信息,决定了一个人的身高、 体重、长相等全部特征。可是你知道吗,就在半个多世纪前,那时的人们还一直 坚信人的染色体数是48条,直到一位年轻的华裔科学家在一次偶然的机会突然发 现,原来一直统治人们思想30多年的48这一数字是错的。他的这一发现,从此开 创了人类细胞遗传学的历史。他,就是著名的细胞遗传学家蒋有兴(Joe Hin Tjio)。

崎岖人生 蒋有兴1919年2月11日出生于爪哇岛,当时,爪哇还是荷属东印度群 岛的一部分。他的双亲都是华人,父亲是一位人像摄影师,在当地开了一家照相 馆。少年时代的蒋有兴一放学就跑去给父亲当学徒,一家人在荷兰殖民统治下艰 难地维持生计。

蒋有兴在一所严格的荷兰殖民学校接受早期教育,除了学习荷兰语之 外,还要学习法语、德语和英语,而他的母语则是种类繁多的印尼语中的一种。

1940年,他毕业于茂物农业学院,随后从事马铃薯育种工作,并逐渐成长为一名 科学家。

但是,战争打断了这一切。1942年日本侵略军占领爪哇,蒋有兴被关 进集中营达3年之久。因为他经常为健康状况比自己更差的难友提供医疗,常遭 到日军毒打,饱受种种折磨。他曾痛苦地回忆说:“那时我只能靠为难友们编织 汗衫和内裤来打发我的时间。” 1945年第二次世界大战结束,蒋有兴搭乘一艘专门运送因战争失去家 园者的红十字会船来到欧洲,住在了荷兰。“我同当年难友的亲戚住在一起,他 们帮助我调整自己。从春季抵达荷兰至8月,只用了约3个月,我就能在丹麦和瑞 典继续从事作物育种的工作。” 他在回忆录里曾如此说。

蒋有兴在位于哥本哈根的丹麦皇家科学院工作了半年,然后转到瑞典 的隆德大学。他所从事的植物遗传学研究工作使他进入到细胞遗传学的领域。在隆德大学,他结识了担任遗传学研究所所长的莱文(A. Levan)。在莱文的建议下, 他拓展了研究范围,包括了一些哺乳类的组织。1947年,蒋有兴遇到了来隆德大 学攻读博士学位的英伽(Inga),两人一见钟情,遂于1948年结婚,成为终身伴侣。

蒋有兴出色的研究工作引起了西班牙政府的注意。1948年开始,他应 邀到西班牙的萨拉戈萨(Zaragoza)主持一项植物品种改良的研究项目,着重于细 胞遗传学的研究。但是,每年的夏季和节假日,他仍会回到瑞典,在隆德大学遗 传学研究所继续研究哺乳类的组织。1955年圣诞假期那次开创了历史的发现,就 是在这种情况下获得的。

1957年蒋有兴移居美国,随后到科罗拉多大学攻读博士学位。1960 年,他一毕业就受邀到美国国立卫生研究院(NIH),从事白血病和智力低下的研 究。此后,他就一直在NIH工作,到73岁时退休,但仍在实验室工作至1997年。

当被问及长期在NIH工作的感觉时,蒋有兴的回答是:“沮丧。”显然, 他对自己后半生的研究工作并不满意。2001年11月27日,蒋有兴病逝于美国马里 兰州,享年82岁。

开创历史 人类染色体数目的确定经历了十分曲折的过程。自1879年阿诺德(J. Arnold)最早检查人染色体以来,一直到20世纪20年代,关于人染色体数目的报 告自8~50以上不等,最常见的报告数目是二倍体细胞24,单倍体细胞12。造成 这样五花八门数目的原因,主要是因为当时观察生物染色体的方法是“切片法”, 就是将组织经固定后包埋在石蜡块中,切成薄片,置载玻片上染色后在显微镜下 观察。在某一切面上,一条长而弯曲的染色体可能会因为多次被切到而呈现为几 条染色体,一条短染色体也可能没有被切到而不出现在这一切面上。这一时期最 引人注目的是1912年冯·威尼沃特(H. von Winiwarter)的工作:他选用了4名男性的 睾丸组织,经固定、包埋后,切成厚度为7.5μm的切片,有32个精原细胞的有丝 分裂可用以计数,其中 29个细胞的染色体数为47;他又在一个4个月的胎儿中发 现3个卵原细胞的有丝分裂,其染色体数为48。他因此认为,人类的性别决定机 制是XX/XO。

1921年,贝林(J. Belling)创立了“压片法”——将组织经固定后置于载 玻片上,盖上盖玻片,再用拇指轻压而使细胞摊开——可以在显微镜下观察比较 完整的细胞。

1922年,著名的美国细胞学家佩因特(T. S. Painter)用该法检查了3名男性的睾丸组织。他确认人类二倍体细胞的染色体数是40多条而不是20多条, 同时还确认了人类的性别决定机制是 XX/XY而不是XX/XO。最初他不能肯定人 类二倍体细胞的染色体数是48还是46,似乎更倾向于46,因为他曾宣称“在迄今 研究过的最清晰的赤道板上只数出过46条染色体”。但到1923年,他转而坚持是 48条染色体。从那以后的32年内,所有生物学家都承认佩因特提出的48条染色体, 并写进了所有的生物学教科书中,无人怀疑。徐道觉于1952年发现用低渗溶液预 处理可获得分散极佳的染色体,尽管那时的观察手段已改进为显微摄影技术,可 以直接显示显微镜下的真实图像,避免了观察者手绘图像可能造成的误差,但他 却仍不怀疑48条染色体这一结论。

1955年夏,莱文到美国作短期研究。他在制备人肿瘤细胞染色体时学 会了低渗方法并将该方法带回瑞典。这一年的圣诞假期,蒋有兴按惯例来到莱文 的实验室。他决定把低渗方法应用于观察人胚胎细胞染色体。他在操作方法上又 作了一些细微的改进,如略微缩短低渗溶液预处理的时间,力求使染色体的分散 更适合于计数。1955年12月22日一早,蒋有兴在显微镜下观察4个胎儿肺组织的 染色体,清清楚楚地数出了使他自己都大感意外的染色体数:不是已统治了 32 年之久的48,而是46。他根据这一惊人观察结果写成的论文“人类的染色体数” 迅速地被发表在1956年1月26日出版的《遗传》杂志上并震惊了世界。这一新的 结论很快得到英国细胞学家福特(C. E. Ford)和哈默顿(J. L. Hamerton)的进一步证 实:他们检查了3名男性的睾丸组织,在精母细胞中都数出是23个二价体,即23 对同源染色体。同时,莱文实验室的另3名科学家告诉蒋有兴,他们于1955年秋 研究一份人胎儿肝细胞的有丝分裂时曾反复数出是46条染色体,但当时他们认为 制备的玻片标本还不够完美,所以没有写成论文发表。随后又有一些实验室分别 发表了与蒋有兴相同的观察结果。生物学家终于弄清了人类染色体的准确数目, 从而开始了人类细胞遗传学的历史。蒋有兴后来回忆说:“46这一数目完全是一 个意外的发现,这就好像是意外发掘出珍宝一样的好运。” 论文发表后,欧洲各地纷纷邀请蒋有兴作学术报告。在丹麦哥本哈根 作报告时,听众中有一位法国儿科医生勒琼(J. Lejeune)。勒琼接诊过不少唐氏综 合征的患儿,但一直找不出病因。听了蒋有兴关于人染色体能精确而清晰地被计 数和特征描述的报告后,勒琼想到唐氏综合征的病因会不会是由于染色体出了差 错。1958年,他连续检查了3名患儿,非常惊讶地发现他们的细胞染色体数都是 47条,即现今编号为第21号的染色体不是1对而是3条,称为21三体。在经过共9 名患儿反复确证唐氏综合征与21三体的关联后,勒琼于1959年1月发表了他的研 究论文。紧接着,又有一些实验室陆续报告了13三体、18三体、X单体、XXY等染色体异常及其所关联的疾病,从而开创了医学的一个新领域——医学细胞遗传 学。

独特个性 从以下3件轶事可以看出蒋有兴的独特个性。

1955年12月22日那天,莱文正在度圣诞假。按照当时欧洲各大学的传 统,实验室发表的任何论文都必须将实验室主任作为第一作者。莱文返校后,蒋 有兴给他看了已写好的论文,并对他说:“我不能将你作为第一作者,因为这是 我的工作成果。假如你一定要署名第一作者,我就立即把论文和标本都毁掉。你 来做!”莱文请求说:“别那样,它属于科学。”这样,这篇著名论文在发表时的作 者署名是“蒋有兴和莱文”。

1956年在哥本哈根举行的第一届国际人类遗传学大会上,蒋有兴遇见 了诺贝尔奖获得者、国际遗传学大师穆勒(H. Muller)。穆勒劝说蒋有兴移居美国, 说美国非常需要像他那样的人才。蒋有兴嗤之以鼻:“我尝过日军集中营的滋味。

我才不去麦卡锡主义的美国哩!”穆勒给他看从《纽约时报》剪下的一些批判麦卡 锡的剪报,坚持说:“给我的国家一次机会吧!我们并不都是麦卡锡主义者。”1957 年,蒋有兴还是去了美国。

1962年,肯尼迪总统授予他杰出成就奖。1966年, 他入美国国籍。

为了解决人类细胞遗传学初创时期各实验室在命名体制上的不一致 所带来的麻烦,1960年4月在美国丹佛市召开了有3名顾问以及14名当时从事人类 染色体工作的学者共17人参加的会议,其中有蒋有兴、徐道觉、朱孝颖等3名华 裔学者。会议对人类染色体命名体制展开了激烈争论。勒琼竭力主张在用阿拉伯 数字编序染色体的前面再加上一个字母,如G1、M3等等。他认为,加上这样的 符号能在各种语言中诠释成各种各样的意思,例如,G可以象征 grand(大)、 great(巨大),或别的什么。蒋有兴立即顶了他:“在汉语中,它们什么意思也不能 代表。”一句话就否定了勒琼的主张。

耿直倔强,不畏权威,追求真理,这就是蒋有兴的个性。

作者:高翼之 来源:生命世界 2006年4期

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