杨晗之
开博时间：2016-11-21 20:30:00《科学画报》编辑
老兵不死：百年亿蝇为哪般
2013-06-25 15:52:33文/饶 毅
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XY和XX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。
