专题
首页  >  专题  >  媒体视点  >  媒体达人  >  杨晗之

杨晗之

开博时间:2016-11-21 20:30:00

《科学画报》编辑

文章数

老兵不死:百年亿蝇为哪般

2013-06-25 15:52:33

老兵不死:百年亿蝇为哪般

/

 

22601

1933年、1947年、1995年和2011年四次诺贝尔生理学或医学奖分别授予6位研究果蝇的科学家。今天,果蝇研究仍然兴旺。

麦克阿瑟将军所谓“老兵不死”的评价,对果蝇研究似乎也适用。

果蝇,英文俗称fruit flies。它的拉丁名Drosophila原意“爱露”。果蝇取材方便,把香蕉或苹果放在窗户上就能收集果蝇。早在亚里士多德时代,就记载了果蝇。1910年,美国遗传学家托马斯·摩尔根以果蝇作为研究工具发表论文,他和学生开启了果蝇的百年辉煌。

1933年的诺贝尔生理学或医学奖颁给摩尔根,因为他与学生从1910年到1915年,用果蝇的研究完善和丰富了基因的染色体学说。1947年的诺贝尔生理学或医学奖颁给摩尔根的学生赫尔曼·约瑟夫·穆勒,他于1927年用果蝇发现,使用X射线可以诱导遗传突变,确定遗传突变的物理基础。1995年的诺贝尔生理学或医学奖颁给摩尔根的学生阿尔佛雷德·斯特蒂文特的学生爱德华·路易斯、德国的克里斯汀·纽斯林-沃尔哈德和美国的艾瑞克·威斯乔斯,他们用果蝇研究发育。纽斯林-沃尔哈德和艾瑞克·威斯乔斯的工作引发世界研究果蝇的第二次高潮。2011年的诺贝尔生理学或医学奖颁给在法国工作的朱尔斯·霍夫曼,他用果蝇研究先天免疫,主要工作出现于1995年,当时已经是第二次果蝇研究高潮的尾端,很多人认为果蝇又要过时了。

当然,这些研究并非100年来果蝇研究的全部,还有精彩的,比如生物钟的分子机理。研究果蝇直接对遗传学、演化、发育生物学起了关键作用,对神经生物学起了重要作用、对细胞生物学和免疫学起了作用,而通过遗传学推动了多个基础和应用学科的发展,间接影响甚广。

100多年后,果蝇仍然是很多人使用的研究工具,而且不断出现重要发现。很多机构仍然重视果蝇研究,比如美国最大的慈善机构休斯医学研究所,近年以重金新建研究部门,主要的目标是神经环路和现代成像,而这两个方向中相当部分的实验是以果蝇的神经系统为对象。

果蝇研究为何经久不衰?从研究方面来说,最早用果蝇是因为养起来容易——给点香蕉、苹果泥就可以养活,繁殖快。从遗传学来说,果蝇染色体数量少,只有4对。到1933年以后,果蝇多线性染色体的发现,便于研究基因与染色体的关系,容易对有些基因进行物理定位——如果基因发生突变,可以通过染色体条带进行表征。这一方法自此用了几十年,一直到果蝇基因组测序完成后才很少人用。

果蝇的研究对高等动物有什么意义?这取决于研究问题的本身。基本的遗传学规律从果蝇到人很相似。而参与具体生物学过程的基因,就不是很容易事先预计是否相似。有些看起来好像应该会相关的,后来发现无关。比如果蝇的性决定(形成雄性还是雌性果蝇),取决于XYXX染色体,表面上好像和人相似,其实不同。20世纪八九十年代研究果蝇和人的性决定基因后,才发现果蝇用的基因绝大多数和人毫不相同。

有些生物学过程,果蝇和人好像很不一样,却有着相似的分子机理。胚胎发育的基因就是很好的例子。果蝇胚胎是功能合胞体,在早期胚胎分裂时,只有细胞核分裂,没有细胞膜分裂,直到分裂出几千个细胞核后,才开始形成细胞膜,变成分开的细胞。而哺乳类胚胎,当然是一个细胞分裂成为两个细胞,几千个都是分开的细胞,而不是几千个细胞核共用一个细胞膜。这样巨大的差别使很多人认为研究果蝇早期发育可能对人类无意义,是科学家浪费金钱钻牛角尖。但是,研究了控制果蝇发育的基因后,找到它们与哺乳类(包括人类)相对应的基因,结果发现,不仅在原理上果蝇和人相似,而且在有些具体基因上也相似。因此,研究果蝇的发育为研究高等动物的发育带来了根本性突破。

麦克阿瑟将军引言的后半句是“战士只消隐”。果蝇何时“消隐”,恐怕不是目前在世的人能见到的。一种生物何时用到尽头?下一个研究前沿是什么?这样的问题只有少数人能回答正确,而且需要冒险。


上一篇:人类习用右手始于何时
下一篇:如果人类消失了……
©2011-2017 版权所有:中国数字科技馆
未经书面许可任何人不得复制或镜像
京ICP备11000850号 京公网安备110105007388号
信息网络传播视听节目许可证0111611号
国家科技基础条件平台