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播讲人:田洋
节目编辑:庞宇佳、程涵
监制:朱凌翔
说起生物学和克隆技术,相信很多朋友脑子里最先出现的,都是小绵羊多利。然而很多人不知道的是,早在多利诞生的33年前,中国的一位科学家就已经培育出了世界上第一批克隆鱼。
不仅如此,在中国科学院海洋研究所标本馆里,还珍藏着其中一条克隆鱼的标本,它是以这位科学家的名字命名的,他就是童第周。
用实力打脸所有人
上个世纪初,童第周出生在浙江一个偏僻的小山村。家里拢共八个孩子,他排第七。
父亲并没有因为穷就让孩子们早早进入社会,相反,他非常重视子女的教育,想方设法将孩子们送进私塾里念书识字。
此时的童第周,已经展现出了远超同龄人的好奇心和动手能力。课后他总爱望着天上的鸟、水里的鱼发呆,脑子里冒出各种疑问:这鸟为什么长得不一样?鱼又是怎么生出来的?
为了一探究竟,他不知从哪儿找了些竹片,亲自剖开鱼肚去观察里面的构造,在发现特殊的鱼鳔后,童第周还想将它完整取出来仔细研究。
然而鱼鳔的表皮很薄,周围还连着肝、肠等内脏,想要不戳破地拿出来,就必须格外小心。不知不觉间,童第周练出了一双灵巧又沉稳的手,只是当时他还不知道,这项特长会在未来带给他很大帮助。
16岁那年,童第周在大哥的安排下,进入浙江省立师范学校。他学习刻苦,成绩优异,如果按这样走下去,他很可能子承父业,度过安稳平淡的一生。
然而一学期后,童第周萌生出了考取宁波私立高校——效实中学的想法。
然而当时,几乎没人相信童第周能考上。
因为效实中学里面都是清一色的尖子生,学校采用全英文教学,毕业生甚至不用考试,就能保送复旦大学或圣约翰大学。而童第周想进去,只能插班到三年级。毕竟他当时虽然学习不错,却从没学过数学外语,以这种水平入校,还要连跳两级,根本就是天方夜谭嘛!
然而传奇总是出人意料,童第周后来还真被录取了。尽管是卡着分数线,倒数第一进去的。可仅仅在一年之后,他就从倒数第一,一跃成为全班第一,创造了全校第一个没上过中学还考进三年级,最终低开高走的“学神”级纪录。
1923年,童第周考入上海复旦大学哲学系心理学专业。1930年,受到科学救国思想的影响,童第周决定远渡重洋,去比利时比京大学医学院留学攻读动物学博士。
因为童第周是中国人,就常被人嘲笑是东亚病夫,还觉得他不配出现在高级实验室。外界的刺激越多,他学习就越努力。而转机出现在了一次课堂实验中。
一天,老师要求大家剥离青蛙卵膜。青蛙卵不过米粒大小,上头还又黏又滑,在场同学全都失败了,唯有童第周用了不到5分钟就完成了卵膜剥离。
谁也没想到那个不起眼的中国小伙竟有这样的才能。此后,童第周又完成了许多高难度实验,还发表过多篇论文,在整个欧洲生物学界引发了不小的震动。
学成归来,赤胆忠心
抗战爆发后,心系祖国的童第周拒绝了导师的挽留回到中国,他一面在山东大学生物系做教授,一面四处奔波,邀请各行各业的科学家回来支援建设。
然而当全国上下百废待兴之时,童第周又该怎么做,才能完成那些对设备和技术要求都很高的实验呢?
战争年代,童第周一介文人只能跟随学校南迁避难。可是哪怕在生活条件最艰苦的时候,他依然想尽一切办法开展工作。
当时,他的重点研究对象是一种叫文昌鱼的细长小鱼。因为早在5亿年前,文昌鱼就停止了进化,堪称研究生物进化的活化石。搞明白它或许就能揭开生物进化的秘密。因此不光是童第周,世界范围内的许多生物学家都想在这种小鱼身上做出点文章。
然而文昌鱼也不是那么好研究的,养活它就是个大问题。因为即便是成熟的文昌鱼,体长也就只有三到五厘米。大多数时候它们还都藏身在海底的沙子中,一般人很难捕捞。
更麻烦的是,它们的生命力并不算顽强,条件稍微有点不合适,还没送进实验室这鱼可能就凉凉了。
那位说了,野生的难弄,咱自个儿在实验室里养不就得了嘛?您以为当时的科学家没想过吗?那是因为养不活啊!
可童第周偏不信这个邪,他坚持认为要想研究文昌鱼,就必须攻克人工养殖的问题。
在妻子和助手的协作下,童第周获得了一批活性不错的文昌鱼。他将它们放在培养皿中仔细观察,从生活习性到作息规律,他每天从起床睁眼就开始记录,一直熬到凌晨一两点从不间断。
就这样,在大量的观察和实验下,童第周终于掌握了适合文昌鱼生活的水温和环境,更重要的是,他还发现了文昌鱼最宜进行人工授精的时间,这使他们成为了最早攻克文昌鱼人工养殖的团队,一举推翻了西方权威的结论,将咱们国家的文昌鱼研究推向了世界领先水平。
就在各项研究都进行得如火如荼之时,一场争论却在中国生物遗传学界悄悄蔓延开来。大伙儿争的是影响生物发育和遗传的因素到底是什么。
当时的主流观点分为两派,一派是由美国生物学家摩尔根创立的“摩尔根学派”,他们认为,生物的遗传与发育是由细胞核中的遗传物质基因决定的,跟细胞质没有关系。
而另一个由苏联生物学家米丘林和李森科创立的“米丘林学派”,则认为生物的遗传和发育会因为生活环境的变化而改变而,且这种改变可以遗传给后代。
通俗点说,就是长颈鹿因为要吃树叶,所以脖子越来越长;鼹鼠常年生活在黑暗的洞穴中,才逐渐失去了视力。
由于两派的代表中不乏学术权威,观点碰撞异常激烈,却始终没个定论,不少大学的遗传学课程因此相继停课。正巧此时,中国科学院和高等教育部联合召开了一场全国遗传学座谈会,童第周临危受命,成为了主持这场会议的主要负责人之一。
潜心科研,探寻真理
在为期15天的座谈会上,大家畅所欲言,各学派的观点终于有了表达的机会。然而此时,童第周却大胆地提出了第三种可能性,他认为生物的遗传和发育应该与细胞核、细胞质都有关系,两者要放在一起研究。
这个想法与主流的任何理论都不一样,顿时激发了学者们的探索热情。那童第周会用什么样的办法来验证他的观点呢?
1958年,童第周决定用细胞核移植实验来验证自己的猜想。这个实验的逻辑不难理解,说白了就是将一个胚胎的细胞核取出来,注射到另一个去掉细胞核、只有细胞质的卵细胞中,通过观察移植后的细胞发育,就能判断细胞核跟细胞质在发育中的作用了。
然而在那个年代,实验条件非常简陋,常见的细胞不过只有指甲盖的千分之一大小,细胞核则还要再小10倍不止,在没有先进科研仪器支持的情况下,童第周该怎么能完成这么高难度的实验呢?
只见童第周双手在显微镜下微微挪动,就准确娴熟地完成了核移植操作。不过漫漫研究路,这才只是第一步。
接下来,童第周选择在鳑鲏páng pí鱼和金鱼身上正式开始核移植实验。首先,他从鳑鲏鱼身上取出囊胚细胞的细胞核,放进金鱼的去核卵细胞中。如果“摩尔根学派”的观点正确,那么这个细胞卵孵化出来的小鱼就一定是鳑鲏鱼。
然而随着胚胎的发育,童第周发现这些小鱼身上既有鳑鲏鱼的特征,又有金鱼的特征,换句话说,细胞质在遗传发育中也发挥了作用。
经过两年的实验,童第周终于用科学的方法证明了细胞质在生物遗传和发育中的重要作用,推翻了“摩尔根学派”多年的学术权威理论,而他所用的实验方法与后来的克隆实验其实别无二致。
▲童第周(右一)等进行实验观察
可能有的朋友会问:这“移核鱼”不是具备两种鱼的特征吗?克隆不应该是和基因提供者一模一样吗?
事实上,克隆分为两种:一类是像多利羊那样和祖先一模一样。另一类则是像童第周做的那样:将含有遗传物质的供体细胞的细胞核,移植到去除了细胞核的卵细胞中,使两者融合为一体,这样就可以产下与提供细胞核者基因相同的动物。
虽然按第二种做法诞生出的生物兼具了双方祖先的特征,但是这和咱们的自然繁殖还是不一样的,因为自然繁殖出的后代虽然兼具了父母的基因特征,但这种特征是随机的。
说白了:孩子更像爸还是更像妈那是老天爷决定的,但童第周的技术却可以精准控制这种基因特征。而这种技术,也是克隆羊多利的基础。因此,说童第周是“中国克隆之父”是当之无愧的。
只可惜,由于当时中外间的交流还没有现在这么通畅,因此克隆鱼并没有得到太多外界的关注。
童鱼问世,克隆领先
在证明了细胞质对遗传的影响后,童第周并没有就此止步不前,他又开始好奇,细胞质中的成分那么多,究竟是哪一种在生物遗传和发育中发挥了作用呢?
就在童第周百思不得其解时,一位与他神交已久的学者带来了解开谜团的关键,他是谁呢?
这位学者名叫牛满江,是美国坦普尔大学生物学系的终身教授。
其实早在中华人民共国成立之初,他就和童第周在美国见过面。牛满江用“堪为师表”来形容童第周在他心中的分量,在此后的很长一段时间,他都用“童老师”来称呼对方。
1972年,两位生物学家时隔二十多年再次相见,聊起各自的研究时,话多得仿佛几天几夜都分享不完。
无巧不成书的是,此时牛满江的研究课题,正是围绕着细胞质中的mRNA对生物遗传和发育的诱导功能,诶!这不正和童第周在寻找的未知物质照应上了吗?两者会不会就是同一个东西呢?
抱着这样的想法,两位科学家开始了科研合作。他们再次运用大量实验并观察对比的方法,对数以百计的样本进行了研究。
童第周和牛满江先将鲫鱼成熟卵细胞质中的mRNA提取出来,再注射到金鱼的受精卵中。最后发现,在320条小鱼里,有106条都出现了金鱼双尾变成鲫鱼单尾的情况,这就足以证明mRNA在遗传性状变异中有诱导作用。而这种又像鲫鱼又像金鱼的小鱼,就是咱们在开头提到的“童鱼”。
▲保存在中科院海洋生物标本馆的珍贵“童鱼”标本
这项发现一经发表,在国际上引发了不小的轰动,童第周与牛满江也将中国的实验胚胎学推进到了世界领先水平。
1978年,童第周出任中国科学院副院长。此时的他已经年过古稀,早到了退休在家颐养天年的年纪,可一心想着为国家和人民多做工作的他根本闲不下来, 1979年,童第周前往杭州进行考察讲学工作,因过度劳累,他在讲到一半时,突然晕倒在地。去世时享年77岁。
随着时间的流逝,熟识童第周的人越来越少,似乎只有中国科学院海洋研究所里,那件世界仅存的“童鱼”标本还记得:曾经有一位不畏权威、坚持科研的学者,让中国生物学名扬海外。
现如今,克隆羊多利广为人知,而克隆鱼却默默无名。听完今天的节目,希望当您再听到“克隆”这个词的时候,或多或少能想起“中国克隆先驱”童第周的名字。
编辑:谢佳漫
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