生物成绩垫底,John Gurdon如何逆袭成为一位改变发育生物学的诺奖得主

作者: Mitchell Leslie

来源: 深究科学

发布日期: 2024-07-01 08:02:03

John Gurdon曾是生物学成绩垫底的差生,但他坚持自己的兴趣和信念,最终在克隆和干细胞领域取得重大突破,获得了2009年拉斯克奖和2012年诺贝尔奖。他的研究改变了科学界对细胞发育和再生的认识,为疾病治疗提供了新的可能性。

John Gurdon曾是中学期间生物学成绩垫底的差生,被老师评价为“不具备成为科学家的资质”、“纯粹是浪费时间”。然而,面对质疑和困难,他始终坚持自己的兴趣和信念,最终走出一条属于自己的科学道路。他于2009年获得拉斯克奖,2012年获得诺贝尔奖。Gurdon不仅在克隆和干细胞领域取得了重大突破,更以他的礼貌、谦逊和对他人的深深关怀赢得了同行的尊敬。

他的研究不仅打破了基因损失的旧有观念,更开启了科学界对细胞发育和再生的全新认识。为疾病治疗提供了新的可能性,也激发了青年科学家对未知领域的探索热情。

Gurdon在英国著名公立学校伊顿就读时,他的生物老师认为他显然不具备成为科学家的资质。在1949年同一学期修习生物学的250名学生中,Gurdon的排名垫底。

这位老师对于Gurdon追求科学事业评价道,“纯粹是浪费时间,既浪费他自己的时间,也浪费那些教导他的人的时间。”Gurdon很快证明了那位导师的判断是错误的。在牛津大学攻读研究生期间,Gurdon进行了一项具有里程碑意义的胚胎学实验,证明了成熟的细胞能够重置到发育的早期阶段。

Gurdon的研究之所以如此重要,是因为“从概念上讲,它改变了发育过程是单行道这一传统观念,并使其具备了实用价值。”哈佛大学医学院发育生物学家Yi Zhang(张毅)说道。Gurdon荣获了2009年拉斯克基础医学研究奖和2012年诺贝尔生理学或医学奖。剑桥大学的一个研究所还以他的名字命名,而他也在1995年也被授予爵士称号。

1933年,Gurdon出生在伦敦西南约70公里的一个村庄。

他的父母并非科学家,但他从小就对昆虫和植物充满好奇。他所在的学校科学教育并不丰富——他15岁时才上了第一堂科学课,即伊顿公学的生物学课程。Gurdon表示,他在那堂课上表现得很糟糕,因为学生们需要记下老师冗长的授课内容并记住许多事实。由于表现不佳,学校不允许他再选修科学课程,而是将他安排到“一门专为被认为不适合深入学习任何科目的人设计的课程”。

尽管Gurdon仍然热爱科学,但伊顿公学毕业后,他申请到牛津大学攻读古典学专业。他平平无奇的入学考试成绩几乎断送了他的录取机会。然而他最终被录取,部分原因是牛津大学需要自费生,但学校规定他不能学习需要参加考试的科目。于是他选择了动物学。

1956年,Gurdon刚开始研究生生涯不久,便有机会解决一个困扰科学家们近一个世纪的问题。受精卵可以产生身体内的任何类型的细胞。

然而,随着胚胎发育的进行,细胞会开始分化,以执行特定的任务,并丧失这种多功能性,例如受精卵会产生肌肉细胞和神经细胞,但肌肉细胞不会转变为神经细胞。研究人员不理解细胞如何确定特定的发育路径。当时的主流解释是,细胞通过丧失不需要的基因来实现分化,如肌肉细胞可能会丢弃皮肤或神经细胞所需的基因。

20世纪50年代,两位美国研究人员Robert Briggs和Thomas King通过替换蛙卵的细胞核来测试这种可能性。科学家发现,如果移除卵子的细胞核并用年轻蛙胚的细胞核替换,卵子将发育成健康的蝌蚪。然而,如果用稍大一些的蛙胚的细胞核替换卵子的细胞核,发育通常会停滞。这种差异表明,细胞在分化过程中会发生变化,这支持了基因丧失假说。

在研究生导师的建议下,Gurdon用不同种类的蛙重复了实验。

Gurdon表示,重复两位备受尊敬的科学家的研究似乎是在浪费时间,但这却合情合理。Briggs和King可能是错的,了解这一点将很有用。但如果Gurdon证实了他们的发现,那么结果或许有助于研究人员确定细胞分化的方式。“无论结果如何,都会很有趣。”他说。科学家纷纷表示,Gurdon的实验室工作天赋是他职业生涯中成功的关键之一。

加州理工学院发育生物学家Marianne Bronner说:“他是一位非常出色的实验学家。”她表示,Gurdon的实验总是经过深思熟虑,旨在检验具体问题。

Gurdon的发现所产生的影响远不止于推翻基因丧失假说。他是首位利用分化细胞克隆出动物的研究者。科学家花费了30多年的时间才克隆出哺乳动物——1996年出生的多莉羊是首例——但如今,他们已经成功在20多种物种上实现了这一壮举。

Cibelli表示,研究人员已经利用这一技术创建了1000多个动物模型来研究疾病。在农业领域,克隆具有优良性状的奶牛和猪也是司空见惯的事情。Gurdon的研究之所以具有分水岭意义,还因为它揭示了发育时钟可以倒转,细胞可以恢复到未特化的状态。科学家表示,卵细胞可以对细胞核进行重新编程,让发育从头开始。张毅表示,这一发现“意味着我们可以逆转发育过程”,产生可能用于治疗疾病的未分化细胞。

了解Gurdon的研究人员表示,他之所以出类拔萃,不仅因为他的科学能力,还因为他的礼貌、谦逊和对他人的体谅。“他是一个举止非常得体的人。”De Robertis说。De Robertis于1972年在阿根廷布宜诺斯艾利斯勒鲁瓦研究所攻读研究生时遇到了他未来的导师,他表示Gurdon还会不遗余力地帮助学生。在一次研讨会后,De Robertis开车送Gurdon去酒店。

为了回报这份善意,Gurdon为De Robertis在英国安排了博士后职位。“这是一个令人惊讶的举动,别人是不会这样做的。”De Robertis说。Cibelli补充说,Gurdon还具有另一个重要品质:毅力。“他相当有韧性,还有一点固执。如果他遇到问题,他会坚持不懈。”Gurdon在科学的道路上坚持了七十年,直到90岁高龄仍在实验室工作。

如果当初他听从了伊顿学校生物老师那份严厉的评语,他的人生将会截然不同。他职业生涯的启示是:“如果你真的对某件事感兴趣,就坚持下去。不要因为老师认为你没什么天赋就轻易放弃。”

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