摘 要 著名美籍分子生物学家吴瑞教授对DNA生物化学及分子生物学的数个领域做出过重大贡献。他在国际上第一个建立了DNA核苷酸顺序的测定方法(1971年),他的策略是利用能定位的引物加以延伸合成新的有标记的DNA,这个基本策略改进后成为桑格的DNA快速测序法和穆利斯的DNA扩增的聚合酶链式反应(PCR)技术的基础。吴瑞教授和同事们首创了以合成的寡核苷酸衔接头和衔接子来提高平末端DNA克隆的效率的方法,该法现已成为生物工程中的一种常规方法。他领导的研究组在水稻生物技术领域也取得了突破性成果,已初步成功培育出具有抗虫、耐旱、耐盐、耐寒特性的转基因超级水稻。吴瑞教授对中国科学事业的促进和发展也起了重要做用,他不仅多次回国讲学,而且为海峡两岸发展生物科学献计献策,是中国生物工程发展的首倡者之一。他发起了中美生物化学联合招生项目(CUSBEA),以帮助中国在美国培养资深生命科学人才。此外,他还为促进中美科技交流与合作以及两国间的友谊发展作出了贡献。 关键词 吴瑞,美藉华人,分子生物学家,传记 中图法分类号 K826.1
笔者对于美籍著名分子生物学家吴瑞教授的大名仰慕已久。80年代初,在中国科学技术大学念书时,生物化学老师讲DNA序列分析时曾提到过他;不久,又得知他是CUSBEA项目的发起者,1982—1984年间笔者所在的8系78级同学中大约有10位是因着该项目赴美深造。以后,在从事中国近现代生理学史研究时意外地发现,他就是中国生物化学的创始人吴宪教授的长子,一种要了解他的生平事迹、科学贡献的念头自此萌发。经历数载的资料收集和对吴瑞教授本人的多次访问以及对一些了解他的先生的采访,在此基础上终于作成此文,以馈诸位有兴趣者并庆贺吴瑞教授70华诞。
1 生平概述

图1 吴瑞教授(1996年10月) 吴瑞教授(Wu, Ray Jui)1928年8月14日生于北京,祖籍福建省福州市,1961年2月加入美国籍。父亲吴宪[1],母亲严彩韵[2]。吴瑞在家中的5个子女中排行第三,是长子。他的父母虽然对孩子们寄予较高的期望,但除了讲明道理外,并没有过多的干涉,而是给他们一个比较能自由发展的空间和机会。自幼性格活泼的吴瑞在母亲办的明明学校接受了良好的小学教育后,又在著名的育英中学度过了6年(1939—1945年)。虽说比较贪玩,在音乐和体育方面颇有特长,但受家庭环境的熏陶和父母潜移默化的影响,他很自然地学上了自然科学(生物化学),并以此为终生职业。 由于时局关系,吴瑞先后就读于北京的辅仁大学(1945—1946年)和燕京大学(1946—1948年底)。在校期间,他是个活跃分子:自上中学起,他就是学校歌咏队成员和团契活动的积极分子;上燕京大学后,除了上述活动外,他还参加了校蓝球队和燕京大学话剧团。他热心于参加这些活动,以致于每当临近考试了,才感到学习时间太少,“否则考试成绩应该更好些”,然而考完试后,他又依然如故,因而用他自己的话来说,“学习成绩始终平平”。父母虽说对他的成绩不大满意,批评过他,但从未为此进行惩罚,毕竟不能单凭考试分数论好差。父母除了要孩子们接受良好的教育外,还要求他们做正直善良、有责任心的人。 1948年11月,由于山西来京的百十名中学生占住了吴家大院,使他一家人无法正常生活,全家不得以于1949初离开北京,南下投奔上海姨妈家。在沪期间,为了不中断学业,吴瑞曾在圣约翰大学借读。不久,又在母亲带领下,全家赴美与父亲团聚。7月抵美后,吴瑞去加州大学的伯克利暑期班学习德文,秋季开学后去阿拉巴马大学插班上四年级。经历了周折的吴瑞此时成熟起来,走科学道路已成为他坚定的信念。他努力读书,学习成绩名列前茅,1950年以优异成绩毕业,取得化学学士学位。随即他又进入宾夕法尼亚大学研究院的生物化学系,随导师威尔逊教授(D.W.Wilson)攻读博士学位,期间担任助教,学业、工作均努力且顺利。他对乳清酸的生物合成等问题进行研究,发表了3篇论文,1955年获得博士学位[3,4]。 与父亲吴宪一样,吴瑞在科学事业的选择上很有自己的主意与远见,一但确立了目标,就全力以赴,为之不懈努力。癌症是20世纪对人类健康威胁很大的疾病,为了从机制上认识该病,他选择了做与癌症有关的酶的研究。这方面的研究不仅对于认识癌症的机制有用,而且对于日后发展出有关的临床检查方法有用。当时,在美国,从事这方面研究的学者并不多。经过大量文献查阅,他找到了在此领域有造诣的雷克尔博士(E.Racker),并申请到了Damon Runyon癌症研究基金的博士后资助,来到位于东海岸的纽约市公共卫生研究所,开始了博士后研究。在短短两年中,他学到了不少有关酶的技术,如:酶从细胞中的提取、纯化、鉴定,细胞中的酶含量测定、正常细胞与癌细胞中酶含量的比较,等等,发表了7篇论文。由于工作出色,博士后期满便成为该所的正式雇员,两年后升任副研究员(Associate),三年后成为襄研究员(Associate Member)。 吴瑞在科学上是个有远大志向的人,尽管正式工作以后,几年间他已在有关领域发表了近20篇论文,他仍对自己不大满意,觉得自己虽然对癌症有了一些认识上的增加,但进步有限,随着从事该领域研究者的增多,他应当开辟一个新的路子。于是他开始留意寻找更大的对科学发展更有影响的课题。 1965年,美国康乃尔大学的霍利博士(R.W.Holley,1922—1996年)建立了RNA核苷酸序列测定方法,并第一个测定了一个分子量最小的tRNA(酵母丙氨酸转移核糖核酸)的全核苷酸序列(为此他获得了1968年诺贝尔生理学或医学奖)。受到霍利成功的鼓舞,吴瑞把目标放在了当时人们认为无法入手的DNA序列测定上。这是个风险很大的领域,很有可能投入多年而无结果。但吴瑞深知这项研究的重要性,决心冒险一试。 为给日后的攻关做必要的准备,1965年夏,吴瑞利用休假年去对λ噬菌体研究著名的加州斯坦福大学生物化学系凯瑟教授(A. D. Kaiser)的实验室进修一年,学习λ噬菌体DNA的分离、制备和提纯方法。回到纽约后,他的老板转任康乃尔大学生物化学系主任,吴瑞也随之前往任教,在那儿工作至今,历任副教授、教授(终身),并一度担任生物化学、分子和细胞生物学系主任(1976—1978年)[3]。 1967年春夏之交,吴瑞在康乃尔大学正式开始了其DNA测序的攻关研究。经过3年多的苦战,终于在1970年底成功地建立了第一种DNA测序方法,首次成功地分析了两条有12个核苷酸的λDNA粘性末端的全核苷酸序列。有关论文于1971年发表[6]后,引起了有关学者的重视和关注。为此,英国著名生物化学家、蛋白质序列分析的首创者和RNA序列的改进者桑格博士(F. Sanger,1958年和1980年两度获得诺贝尔化学奖)请吴瑞前去他的实验室工作半年(1971年7月—1971年12月)。为了改进DNA测序的方法,吴瑞教授不失时机地在桑格实验室学习了一些RNA的测序技术,并在工作结束不久又利用另一半休假时间去麻省理工学院(MIT)生物系霍拉纳教授(H. G.Khorana,1968年获诺贝尔生理学或医学奖)处学习化学合成DNA寡核苷酸的方法。回到康乃尔后,他继续对DNA测序进行深入研究,取得重要成果[5]。以后,他一直活跃于分子生物学和生物工程领域,在真核细胞的基因克隆、序列分析与表达、植物基因组分析等方面取得多项具有国际水平的成果①,成为国际著名分子生物学家。 吴瑞教授在科学界的影响使他担任了许多重要职务。自1970年起,担任《分子生物学杂志》、《生物化学杂志》、《美国国家科学院学报》、《基因》、《核酸研究》、《生物化学和植物分子生物学》等具有国际影响的刊物的审稿人。此外,H蚊拦⑽郎芯吭荷锘а芯坎刻卦计缆墼保?982年)、国家癌症研究所负责对资助申请者进行面试的Site Visitor(1979—1982年)、联合国国际发展署国际遗传工程和生物工程中心筹备处科学顾问组[该机构促成了1987年在意大利的特里斯蒂和印度的新德里分别建成国际遗传工程与生物技术中心(ICGEB)]发起成员和首任组长(1981—1984年)、国家癌症研究所癌生物学与诊断部科学顾问组成员(1984—1987年)、《基因》杂志编委(1987—1993年)、美国马里兰大学农业生物工程中心视察委员会成员(1988—1991年),以及美国赛图斯公司(Cetus Corporation)(1979—1985年)、加拿大康瑙特公司(Connaught Corporation)(1981—1984年)等数家生物工程公司的科学顾问。吴瑞教授还是美国生物化学会、美国科学促进会、美国化学会、美国阿尔法—CHI—西格玛学会、国际植物分子生物学会、组织培养协会、水稻遗传合作组织等学术团体的成员以及燕京研究院董事。此外,他对科学和人类福利的贡献还使他新近入选为美国的杰出华人组织——百人会的会员[7]。 吴瑞教授身居海外,心系祖国。1980年首次回国后,他每年至少回国一次,致力于海峡两岸的中国生物科学事业的促进和发展。在大陆,他是国内十余所大学或研究机构的名誉(兼职)教授或研究员,还是国家自然科学基金委员会外籍顾问、前国家科委生物工程发展中心顾问(并曾当选顾问委员会主任),以及上海生物化学所、上海分子生物学实验室、上海复旦大学遗传工程重点实验室、河北省科委生物技术项目、四川省科学技术委员会等机构的顾问。在台湾,他是台湾中央研究院院士、名誉研究员,台湾中央研究院分子生物学研究所所长(1989—1990年),台湾科协转基因植物项目顾问委员会主席。此外,他还是韩国农村发展署名誉科学家[7]。 吴瑞教授有一个温馨幸福的家庭,妻子陈智龙(Chan, Christina)生于美国(其父曾为民国时期中国驻外使馆的外交官),受过良好的大学教育,对丈夫的工作非常理解和支持。他们有二个孩子,儿子吴树本(Wu, Albert Shu-pen)是位事业有成的医学博士,目前担任约翰 霍布金斯大学医学院及公共卫生学院副教授;女儿吴树娴(Wu, Alice Shu-hsien)硕士毕业后曾任康乃尔大学教员。业余时间吴瑞常与家人和一个外孙、一个外孙女共享天伦之乐。
2 科学贡献
吴瑞教授是位对癌症研究、生物化学和DNA分子生物学、基因工程、植物生物工程等领域均有很深造诣并在其中一些领域做出杰出贡献的学者。迄今为止,他已发表了320余篇原始性研究论文,其中大部分发表于有国际影响的刊物。这些论文中,有100余篇与基因克隆或DNA测序有关,30余篇与癌症研究有关,25篇涉及与医疗保健有关的生物技术,70余篇与植物分子生物学有关,40余篇与转基因植物或植物生物工程有关。他还为其主编的11部书撰写了有关章节。由他主编的《DNA重组》第一至第九册[分别为由学院出版社出板的《酶学方法》(Methods in Enzymology)的第68、100、101、153、154、155、216、217、218卷]为当今国际分子生物学实验室必备的重要工具书。此外,他参与主编了《基因工程技术》和《1984年基因工程和生物工程研讨会论文集》,并与孔宪铎教授共同主编了2部《转基因植物》[7]。在他取得的诸多重要成就中,有以下几项是具有重大国际影响的:
2.1 DNA生物化学和分子生物学领域
2.1.1 成功地建立了世界上第一个DNA核苷酸序列分析的方法 1965年,霍利成功地建立了RNA序列分析方法[8]后,吴瑞意识到:根据遗传学和分子生物学的中心法则,遗传信息是贮存在DNA分子中的。有关信息首先转变成RNA分子,然后再转化成有特殊序列的蛋白质。既然现在已有了确定蛋白质和RNA序列的方法,那么人类对于这些大分子的知识就差DNA序列测定。解决这一问题对生命科学的发展将会产生重大影响。 经过一年周密而慎重的考虑,吴瑞决定将研究方向转到DNA序列测定上来。通过大量资料查阅,他了解到DNA工作上已有的进展和面临的困难。多年来,人们对DNA测序研究虽有许多尝试,但一直无人成功。这主要是因为有两大难以愈越的障碍:1.DNA分子量太大,比RNA和蛋白质的分子量要大许多倍;(2.)没有合适的、对DNA核苷酸顺序有专一性的DNA酶来裂解DNA分子,而专一性的酶解反应是RNA和蛋白质测序成功的关键所在。正因如此,当时著名的DNA专家、DNA碱基互补关系的发现者查伽夫(E.Chargaff,1905-)曾经断言:“DNA测序太难了,可能要到21世纪才能成功”[9]。无疑,从事这项研究是带有很大冒险性的。然而,如果成功,回报也将很大。因此,吴瑞不畏困难,决心一试。 充分准备之后,1967年,吴瑞在康乃尔大学领导其小组向DNA测序发起了全面攻势。他针对DNA测序的主要困难制定了一个策略:首先寻找一个能在DNA上定位的引物/模板系统,这样,对于一条很长的DNA分子,可以选用具有放射性活力的核苷酸来对一小段自引物延长而新合成的DNA片断进行标记,然后再设法测定这一小段标记的核苷酸顺序。这样做的好处是,不必考虑DNA分子量大的问题,而且可以解决没有特异性水解酶的问题。这样,用化整为零的办法,对具有特殊生物学意义的DNA的一个个区域分别进行测序,就可以解决DNA的序列问题。 吴瑞以大肠杆菌λ噬菌体DNA的粘性末端作为天然存在的引物/模板系统,因为它的两个末端各有一个10—15个核苷酸组成的5’伸出端,可以作为DNA模板,以其凹进去的3’端为引物,在依赖于引物的大肠杆菌DNA聚合酶I的催化下,有可能使数量有限的标记的脱氧核糖核苷酸掺入到DNA引物模板上,即,使引物有控制地延长(部分修复合成),然后就可能对这一小段标记的区域进行测序:先分析延长的引物核苷酸组成和顺序,然后依照“碱基互补配对法则”,推出两端被标记的模板DNA的核苷酸顺序。吴瑞制定了如下判断成功与否的标准:如果成功,则应(1)两端标记的核苷酸数目相等;(2)两端标记的核苷酸序列中的碱基能完全配对互补[5,6,9]。 在上述思想的指导下,吴瑞首先对λDNA粘性末端的核苷酸顺序进行了研究。在他开始攻关的年代,实验中所需的重要试剂和包括DNA聚合酶I、有放射活力的脱氧核苷酸、纯化的λDNA在内的实验材料均需自己制备、合成(80年代以后,这些试剂和材料均可买到),而DNA测序方面没有成功经验可以借鉴。吴瑞的小组(他自己动手作主要的研究工作,有两位助理和一位博士后部分协助)花费了大量时间和精力于有关的试剂和材料的制备与合成,摸索引物延伸的最佳条件、对产物进行核苷酸顺序分析的方法[5,9]。 经过整整三年的艰苦努力,克服了无数困难,吴瑞小组终于在1970年中首次成功地对λDNA的两个粘性末端进行了全核苷酸顺序分析。结果正如他所料:两个粘性末端的核苷酸数目相等(均为12个),而且其碱基完全互补[5,6]。“这是个激动人心的时刻”[5],因为,过去人们认为无从下手的DNA测序现在终于有了办法。 吴瑞的这一成果于1971年5月发表在有国际影响的《分子生物学杂志》上[6],这是世界上DNA测序的第一个成功报导。 为了证实DNA测序的“引物延伸”方法的有效性,吴瑞小组又对另一种有别于λ噬菌体、有较长粘性末端的大肠杆菌186噬菌体DNA的粘性末端进行了全核苷酸顺序测定,取得了成功(1972年)[10]。随后,他着手使引物延伸的方法成为DNA测序的一种基本方法。其基本思路是:用一个专门设计的引物于修复合成,复制DNA模板的一个专门区域,然后测定新合成的、有放射活力的DNA标记区的脱氧核苷酸顺序。循着这一思路,他先用酶促合成的引物进行实验,以测定引物能有效地结合到模板上的最小长度(1972年)[11],进而采用化学合成的引物(他为此曾专门向霍拉纳学习过化学合成DNA寡核苷酸技术)对编码蛋白质的双链DNA(如λ噬菌体内溶菌素基因)的核苷酸顺序进行测定,获得成功(1973年)[5,9,11—13]。 吴瑞创建用DNA聚合酶催化引物延伸的方法进行DNA核苷酸顺序测定(能定位的引物延伸法)成功后,引起了科学界的重视。桑格1973年采用了这一方法,并于后来发展出聚丙烯酰胺凝胶电泳系统对标记的DNA的分析技术进行了改进,于1975年建立了DNA测序的“加减法”(其中的“减法”主要是吴瑞的方法);而后,又于1977年在此基础上进一步发展出速度更快、更便利的“双脱氧法”,使该法成为当今DNA分析的主要方法[14,15],由此获得1980年诺贝尔化学奖。不仅如此,引物延伸的方法被穆利斯(K.Mullis)采用后,于1985年建立了当今分子生物学中最有用的一项技术——聚合酶链式反应(PCR)技术(一种体外扩增特异DNA片段的技术),使用该技术可以在短时间内在试管中获得数百万个特异DNA序列的拷贝。该技术在1987—1992年间被许多研究者的努力而改进并完善,如今已在分子克隆、遗传病的基因诊断、法医学、考古学等方面得到广泛的应用[16],为此,穆利斯获得了1994年诺贝尔奖;被史密斯(M.Smith)采用后,建立了一种具有位点专一性的定点诱变法(1977年),该法包括使用引物作为非完全配对碱基以产生出一种位点专一性的突变体[17],从而使得基因编码的蛋白质在结构和功能上发生改变。该方法对于蛋白质工程具有重要意义,史密斯为此也获得了1994年的诺贝尔奖。因此,一些科学家称吴瑞教授为“诺贝尔级科学家”。 综上所述,吴瑞建立第一个DNA测序方法是具有开创性的工作,特别是他在该法中所制定的能定位的引物延伸的方法对于分子生物学的发展具有重要意义。通过使用该法,许多科学家已确定了众多基因的DNA序列。迄今为止,已有10多亿的核苷酸顺序被确定。核苷酸顺序中所含有的信息已被科学家们用于包括医学、农业和工业的有关领域在内的整个生物科学及生物工程领域。吴瑞在DNA测序方面的成就使他成为该领域的一位重要学科带头人。自1972年应法国巴斯德研究所邀请写下了DNA序列分析的第一篇综述文章[18]起,迄今他已先后应邀为有国际影响的学术刊物撰写过10多篇DNA测序的综述文章[4]。 2.1.2 首次表明,化学合成的DNA寡核苷酸双螺旋在转入大肠杆菌后呈现出生物活性 吴瑞及其同事们于1975—1977年间对大肠杆菌的乳糖操纵子就有关基因的化学、酶促合成、序列研究、其全合成产物和生物学特性、克隆的基因与化学合成的双链的生物学活性、乳糖操纵基因的最小识别顺序等问题进行了深入、系统的研究,先后发表了10余篇论文[4]。其中最重要的是,他们于1976年首次表明,化学合成的DNA寡核苷酸双螺旋,如,乳糖操纵基因,在转入大肠杆菌后呈现出生物活性[19]。由此,其他研究者采用了类似的方法来合成调节元素、调节基因或整个基因,使之在转入大肠杆菌后产生诸如人类胰岛素这样的有重要医疗价值的产物,而吴瑞本人也曾作为有关生物技术公司的科学顾问,帮助制定用遗传工程的方法制造人胰岛素原和胰岛素[3]。 2.1.3 首先提出,在基因克隆过程中利用合成的寡核苷酸作为衔接子和接头可以提高平末端DNA连接到载体上的效率 在DNA重组中,常需将外源DNA片段插入某些载体中。DNA片段之间的体外连接是DNA重组技术中的核心步骤。在连接方法中有一种常见的方法叫平末端连接,该法虽然适用范围很广,但还存在着一些缺陷,连接效率低是其中之一。当时,在做基因重组时,把平末端的cDNA克隆到质粒里相当难,特别是做cDNA文库时效率很低,得到的克隆很少。针对这个问题,吴瑞和他的同事们进行了专门研究,找到了解决问题的方法,并于1976年首先介绍了使用合成的寡核苷酸衔接子(adaptor)和接头(linker)以提高平末端DNA的克隆效率的方法。使用该方法可使平末端的双链DNA在做cDNA文库时,效率提高几十倍乃至几百倍。衔接子和接头现已被广泛用于合成基因的构建或表达,如,那些编码人类生长激素和组织血纤维蛋白溶酶原激活剂(tPA)基因的构建及表达[20—22]。 吴瑞等人在此方面的进一步研究成果有3项获得了美国专利:(1)用作DNA克隆衔接头的寡核苷酸,接合的DNA分子,以及衔接子和接合分子的制备方法(美国专利号4321365,1982年3月23日批准);(2)DNA的衔接子分子及其对合成基因衍生物的应用(美国专利号4617384,1986年10月14日批准);(3)衔接子和人类胰岛素原基因的合成与克隆(美国专利号4792602,1988年12月20日批准)[7]。 如今,全世界用基因工程技术生产的人类生长激素和tPA的年产量已达6亿美元,无数患者从这些药物中受益。目前,至少有10多种以上使用衔接子于基因组装而制成的药物正处于临床试验阶段,并有更多的有价值的基因组装正在不断建立,吴瑞教授对之做出了有价值的贡献。 除了上述杰出成果外,吴瑞领导的小组在分子生物学领域还创下了以下的第一:1979年,发表了第一个人类肿瘤病毒(BK病毒,有5000个碱基对)的全核苷酸序列[23];1980年,报告了真核细胞中的不等交换的第一个分子水平的实验论证[24]。
2.2 植物分子生物学和生物工程
1983年以后,吴瑞教授将其研究方向逐渐由DNA测序及克隆转向了植物生物工程。这次研究方向的转变得追溯到1980年。吴瑞第一次回国时了解到,当时国内有些地区依然存在粮食不足的状况。随后他又注意到,不仅在中国,在东南亚的一些国家(如印度、马来西亚等国)和非洲,粮食问题均是有待解决的严重问题。出于“科学应当为人类福利有所贡献”的想法,吴瑞此时动起了再度转变研究方向的念头。他想,经过这些年的发展,DNA测序和克隆方面的工作已开展得相当好了,他应当开始一个新的领域。如果他能用已有的知识和技术在植物方面做些研究,就可望从增加粮食生产、减少粮食损失方面对人类福利做出贡献。 经过两年多的思考和调研,1983年,吴瑞决定开始做水稻的分子生物学、基因克隆和基因工程的研究,因为水稻是中国和东南亚国家粮食的主要来源。在这些国家,随着可耕土地的减少、人口的增加,粮食不足的问题将会愈加显著。为了增加粮食生产,除了人工杂交和田间管理,植物基因工程不失为一种潜力很大的增产措施,它可以超越物种间的界限,将其它植物、动物、微生物的一些优良品性的基因用基因重组及基因转移的方法转入水稻中,使其增产或减少损失。 一直以动物和微生物为研究材料的吴瑞教授意识到自己在植物方面没有经验,然而,他充分认识到他拥有有利条件:此间他的实验室已有国内前去进修深造的访问学者和研究生,其中不乏学植物出身者,分子生物学与植物学相结合,困难将会解决。在大陆访问学者和学生们的协助下,吴瑞小组的水稻分子生物学研究如其计划逐步开展起来。由于经费限制,起初规模并不大。1985年,美国洛克菲勒基金会发起了“水稻生物工程”项目,此时吴瑞的实验室已有一定的工作基础,因而获得了洛氏基金会的资助,直至今日。有了经费保障,吴瑞小组的工作得以加强,成为实验室的主导研究。他们从基础研究入手,对水稻进行了基因分析,找出不同的启动子并对其进行构建、诱导,继而进行水稻基因的转化/再生等研究。1988年,他的实验室培育成功转基因水稻。当年,国际上有三个实验室几乎同时得到了转基因水稻成功的结果,吴瑞的实验室第一,比第二个实验室(日本的实验室,已从事5年研究)早几天把论文寄到杂志去发表;第三个实验室是英国科金博士(E. C. Cocking)的实验室,已从事10多年研究。由于吴瑞采取了正确的决策,他的实验室仅用两年时间就赶上了其他实验室,成为该领域的领先者、世界上最早转基因水稻成功的三个实验室之一。 1993年以后,吴瑞小组的工作由基础转向应用研究,同样取得了重要成果。他的实验室工作在如今已发展起来的为数众多的实验室中仍据前位,他是国际水稻遗传工程协作组的负责人之一。他在从事水稻研究后的重要贡献主要有以下两点:(1)最早将粒子枪(基因枪)用于植物的转基因技术中;(2)首次用遗传工程的方法产生出具有耐旱、耐盐性能的转基因水稻植株。 2.2.1 最早将粒子枪(基因枪)用于植物的转基因技术中 在对水稻进行转化/再生研究时,吴瑞注意到,用植物的原生质进行转化/再生不易成功,即使成功,再生的水稻也不太正常,似有突变存在。究其原因,可能与长期用细胞的培养及植物的细胞膜被去除有关。如果不用原生质细胞,而将外来基因设法转入不受损的细胞中,就可能会减少异常植株的发生。1986年,康乃尔大学的桑福德(John Sanford)等人设计出一种能高速发射很小的粒子的装置。吴瑞获悉此事后,立即想到这种装置可以用于植物基因的转化,于是他与桑福德教授开展了合作。1987年,他们首次成功地用该装置将DNA打入到洋葱细胞中,看到了基因表达[25]。进而他们又用该装置对水稻、小麦和黄豆进行了转基因试验,于1988年获得首次成功[26]。此后,用于生物系统的这种装置被称为“基因枪”。到1992年,吴瑞等人已建立起用基因枪转化基因的系统,该系统现已经被包括国内有关实验室在内的国际上许多实验室采用,并被用于对动物细胞的转基因研究,以进行基因治疗的尝试。使用基因枪可以大大提高植物转化/再生的成功率,小麦、玉米的转基因是在使用了基因枪后才获成功的。 2.2.2 用遗传工程的方法产生出具有抗虫和耐旱、耐盐、耐寒的转基因水稻植株,并经田间试验获得成功 该项工作始于1993年。经过3年努力,他的小组将来自于土豆的一种蛋白酶抑制素基因和来自大麦的具有耐旱、耐盐特性的LEA3基因分别转入2种水稻中,产生出具有抗虫和耐旱、耐盐性能的转基因水稻植株。这些转基因植株的第3代和第4代在暖房种植的结果表明,有关特性能够遗传[27,28]。 据估计,全世界水稻年产量约为5亿吨,每年因受虫害和干旱而造成的损失大约达到1亿吨。为了对付虫害,人们每年不得不使用大量杀虫剂。这样造成的后果是,不仅耗费大量资金和人力,而且会带来环境污染、导致生态平衡的破坏乃至危及人类自身的健康。同时,危害作物的害虫还可以产生对杀虫剂的抵抗性。为了减少损失,育种家往往通过杂交的方法来选育出具有抗虫、耐旱、耐寒等特性的水稻优良品种,但这毕竟有很大的局限性,特别是,难以实现物种间的杂交。用基因工程的方法,将来自不同物种的抗虫、耐旱、耐盐碱的基因转入水稻细胞,所培育出的具有上述抗性的转基因水稻可克服和避免上述使用杀虫剂和人工杂交的弊端和不足,带来很大好处。特别是,在水稻上的成功方法有望推行到单子叶的其他谷类作物,如,玉米、小麦、燕麦、高粱等作物上,从而使整个谷类粮食作物的产量得到提高,以满足人类对粮食的需求[29]。正因吴瑞小组的工作具有重要现实意义,他们的成果于1996年发表在《自然生物技术》及《植物生理学》杂志[27,28]后引起了当地社会的广泛关注和重视。“伊萨卡杂志”[30]和“康乃尔大事记”[31]分别于当年6月7日和13日以“科学家在康乃尔帮助制造超级水稻”和“具有超级抗性的水稻植物技术将有益于发展中国家”为题,在头版详细报导了这两项成果,称转基因水稻为“超级水稻”,高度评价了其意义。“美国之音”和英国的BBC也曾为此访问过吴瑞教授,并制作了有关节目播出。美国洛氏基金会有关负责人对此也高度评价说,吴瑞和他的同事们“通过证明生物工程可以用来提高水稻对害虫和恶劣环境的抗御能力、满足世界对食物的需求,做出了有意义的贡献”[31]。 吴瑞小组还致力于将几种不同的基因转入到一种水稻,使之具有潜在的对于浓盐、寒冷或干旱的较强耐受力,或对疾病和寒冷具有抵抗力,从而成为真正的“超级水稻”。他们关于转基因水稻的研究成果已有三项申报了美国专利,其中2项已获得批准(水稻肌动蛋白基因启动子,美国专利号5641876,1997年6月24日授予;蛋白酶抑制素基因转基因水稻,美国专利号5684239,1997年11月4日授予)[7]。 面对成功,吴瑞教授保持着冷静的头脑,毕竟这只是成功的开端,转基因水稻由实验室成功到向大田推广,成为实用的技术还有许多工作要做。他这两年来为此目的而与中国的大陆和台湾以及东南亚一些国家的有关机构建立联系,谋求合作与发展,以使植物生物工程能真正为减少粮食损失、实现增产丰收而作出贡献。在通往实用化的道路上,摆在他们面前的困难还很多。然而,对于正在开展的事业,吴瑞教授充满了信心:水稻生物工程的应用前景很大。目前,全世界从事水稻生物工程的研究机构已发展到上百个。作为国际水稻生物工程的领先者之一,吴瑞教授相信,随着科学家们的共同努力,到2020年,种植超级水稻将会使世界水稻年产量比现在至少增长30%,由此每年可为数千万更多的人提供粮食。如果届时水稻的年产量可比现在增加1.5亿吨,并且对水稻有用的基因可以转入到其它主要谷类作物,如小麦和玉米上,那么,就有希望使全世界小麦和玉米的年产量比现在增加3亿吨。这将对增加全球粮食生产、满足人民需要产生积极、重要的影响。
3 对中国科学的贡献
作为一名海外华人学者,吴瑞教授继承了父亲的事业和父母的爱国之心。早在1955年取得博士学位后,他就有回国工作的打算,准备读完博士后启程。由于当时国内政局关系,他的这一计划未能实现。不仅如此,自从1957年后,他和家人还不得不与在国内的亲友中断了联系,这一断就是20多年。期间,他们无时不在思念着大洋彼岸的亲友,关注着祖国的命运和前途。 美中关系正常化以后,吴瑞教授立即与母亲和家人一起寻找在国内各地的亲友,恢复了中断多年的联系。1980年,他们一家首次回国探亲访友。踏上阔别已久的国土使他感到分外欣喜与激动,他想,他应当为自己的祖国做些什么。发展中国的科学事业是他父亲的一生愿望。由于历史原因,父亲的这一愿望未能完全实现。现在时代已变,经过多年的动乱和创伤,中国正需要恢复和发展。作为一名科学家,他要实现父亲的遗愿,为国服务。母亲是他的最有力的支持者与合作者。此后,他平均每年回国一次,进行讲学、合作研究或参加学术会议,帮助中国培养生物科学人才,并为中国科学事业及农业的发展献计献策。
3.1 帮助培养中国生物科学人才
20世纪50年代以来,随着DNA分子双螺旋结构的问世、分子生物学的诞生,生物科学迅猛发展,越来越对社会经济、人们的生活、医疗保健、农牧业发展等方面产生着重要的影响。尤其是70年代后兴起的生物工程对整个人类社会产生的作用之大,不可估量。这位处于国际分子生物学前沿领域的科学家看到国内科学的春天已到,为之振奋、鼓舞,感到应当为之做出贡献。他想,分子生物学和生物工程这类在国际上新兴的学科如果能尽早在中国建立、开展,则将不但会使中国尽快缩小与国际水平的差距,而且会给国家和人民造福。但是,由于文革十年动乱所造成的大学和研究机构瘫痪,使振兴科技的最重要的因素——人才严重匮乏。没有具相当素质的人才,发展科学便是一句空话。 受到美籍物理学家、诺贝尔物理学奖获得者李政道教授发起中美物理学联合招生项目(CUSPEA)的启发,1981年,吴瑞教授发起、与国家教委(当时为教育部)联合举办了中美生物化学联合招生项目(CUSBEA)。他作为美方负责人,与国内主办单位北京大学合作(由张龙翔校长和顾孝诚教授等负责),选送中国学生物科学的学生赴美深造。在该项目实施过程中,包括出试题、请美国名牌大学教授来华面试、帮着联系学校乃至推荐学生等在内的许多事情他都曾亲自过问。至1989年该项目结束,共选送了400余名优秀学生赴美,分布于80多所大学的生物化学或分子生物学系攻读博士学位。1983年以后,美国许多重要大学已有充分信心接受来自中国的生物化学和生物科学相关专业的大学毕业生,因而,有更多的自己申请攻读博士学位的大学毕业生被美国学校录取。如今,赴美深造的学生中,有近100人现在是美国重要大学的骨干职员或有关工业的重要成员。这些有造诣的年轻生物科学家中的许多人最近走到一起,成立了“吴瑞生命科学学会”(Ray Wu Society for Life Sciences, Inc.),该会目的包括(但不限于),通过推动该会成员之间以及该会成员与中国生命科学家之间的相互交流与合作来促进生命科学的发展[33]。 为了帮助这些海外学子了解祖国,为祖国服务,1993年,吴瑞教授又与北京大学生物系(现为生命科学院)合作,发起、组织了每年一度的“海外及归国中国生物学者生命科学暨生物技术讨论会”[34],该会吸引了许多在国外工作的留学生物学者回国参加学术讨论会,并借机对国内情况进行了解,以各种方式回国工作,为发展中国生物学事业贡献力量。通过该会回国的几位留学人员目前已成为有关单位的学科带头人。 吴瑞教授还是康乃尔-中国研究员基金项目(Cornell-China Fellowship Program)的科学顾问委员会主席。该会成立于1993年,受到美国洛氏基金会的资助,宗旨是为那些在国外已取得博士学位、做过博士后、有一定工作成就又愿意为祖国服务的留学生与国内的有关机构牵线搭桥,建立合作联系,并资助这些人回国工作的往返机票和部分生活费(每年支持48位),前提是,他们必须(1)有真才实学;(2)回国扎实工作而不是探亲、走过场;(3)连续3年,每年保证回国工作2个月左右。吴瑞负责为该项目挑选人员。在他和全体组织者的努力下,该项目在国内的3个机构:北京农科院、清华大学、北京医科大学实施几年来,已取得比较满意的效果,得到了政府和国家自然科学基金委的支持。 除了帮助选拔人才出国深造并鼓励他们为国服务,吴瑞教授还亲自培养了不少来自中国的留学生。1980年以来,他在康乃尔大学自己的实验室结合有关课题研究,先后培养了30余位中国访问学者、博士(后),其中的郭礼和现任中国科学院上海细胞生物学研究所所长、研究员,吴乃虎任中国科学院发育生物学研究所植物发育分子实验室主任、研究员、博士生导师,他们成为我国有关领域的学科带头人。 对于回国工作的学者,吴瑞教授总是予以积极支持和关怀帮助,想方设法为他们争取条件、开展工作,在他们遇到困难、挫折或走弯路时,给予支持、理解、鼓励和帮助。他主持的有关国际学术研讨会总是尽量安排回国的青年学者作大会发言,给他们创造与国际同行多交流的机会;他还义务担任其学生吴乃虎所在的中科院发育所植物发育分子实验室的顾问,不仅为该室培养人才,关心那儿的研究和课题进展情况,而且每次回国总要前去看看,指导具体工作,在这方面,“他比一些有聘书的顾问还要负责”。吴乃虎1987年回国以来先后承担了10多项包括国家自然科学基金和863计划重大、重点项目在内的科研项目并取得了不少成绩。他认为,吴瑞教授是对他一生最有影响、最好的老师之一,他现在的许多作法,包括治学、科研、科学管理的方法和作风,都得益于吴瑞教授。
3.2 为中国科学发展献计献策
吴瑞教授虽已入美国籍,但他不忘自己是华人。他以主人翁的态度为振兴中国科学事业不辞辛苦,穿梭往来于中美之间,献计献策(有人说,如今吴瑞一年中有不少时间是在为中国工作)。作为一名著名分子生物学家,他对国际生命科学的前沿动态了如指掌。几次回国后,他看 到中国与国际上的差距,便积极帮助推动在国内开展生物工程的研究。 1983年,他与现任香港科技大学副校长的孔宪铎教授联名上书当时担任国家科委主任的方毅,建议在中国发展生物工程,引起了方毅的重视。数月后,他们应邀来到北京,就有关问题进行讨论,筹备制定有关计划。1984年,国家科委成立了中国国家生物工程技术发展中心,吴瑞担任该中心的科学顾问委员会委员,并一度担任主任(1984—1986年)。该中心的顾问委员由吴瑞教授从美国请的8位生物工程专家和20位国内知名生物学家组成,所制定的中国生物工程发展计划对于后来“863计划”中的生物工程计划的产生起到了积极推动作用。为了使国内学者能对国际生物工程的发展状况有个全面了解,以便在国内开展有关工作,1984年和1985年,在国家科委的主持下,吴瑞教授亲自组织安排了10位美国专家来华,连续两年在北京举办暑期培训班。该班开设了一系列课程,向来自北京、上海、广州、武汉等地的学员(单位骨干)介绍生物工程的发展潜力、方法,以及在植物、动物、医药、工业等方面的应用。1996年和1997年,他应邀担任中国农业部农业科技和农业发展计划制定顾问委员会成员和“中美农业科技与发展研讨会”生物工程组召集人。 作为台湾中央研究院院士(1982年)和名誉研究员的吴瑞教授还在台湾发起了分子生物及生物工程计划,并于1986年在台帮助成立了一所新型的分子生物学研究所,他曾担任该所临时所长(1989—1990年)。目前,该所已发展成为具有国际水平的研究机构。1989年,他又帮助台湾发起了转基因植物项目。1993年起,他担任台湾水稻基因组项目的顾问委员会主席。1994年,吴瑞应台湾中央研究院院长李远哲博士的请求,主持发起了一项农业生物工程计划。该计划导致了1998年1月中央研究院生物农业科学研究所的成立。为保证该所的学术水平和实力,吴瑞教授为该所从美国招聘了第一流的学者当所长,并请到几位在美国和加拿大工作的高级学者回台加盟。此外,他还于1997年和1998年应邀为台湾制定建立生物工程及工业的政策出谋划策。 总之,吴瑞教授对来自中国的需要总是有求必应,为海峡两岸的分子生物学和生物工程的发展积极奉献。 吴瑞教授是中国不少机构或部门的顾问,他决不徒有虚名,是个干实事的人。他珍视祖国对他的信任,尽心尽责地当好顾问。1990年,当他从国内一些科学家那儿了解到,国家自然科学基金虽然评审公正合理,但资助强度偏小,难以用之干成大事。言者无意,听者有心。作为国家自然科学基金委外籍顾问,他感到有必要为改变这种状况尽力。于是,他起草了一封致江泽民总书记的信,并请到另外9位海外著名科学家(其中有4位诺贝尔奖获得者)讨论并签名。信中陈述了国家对自然科学经费投入的重要性,呼吁增加国家基金的支持强度。该信后来通过当时的北大校长张龙翔转手著名化学家唐敖庆教授交给江泽民。也许该信起到了一定作用,自1991年起,国家自然科学基金会的年度经费有了较大幅度的增长;自1993年起,每年增加25—30%;至1996年,有关预算已增加了好几倍。每次回国,吴瑞教授的日程表总是排得满满的,他带着许多计划和设想而来,国内哪儿需要,他就去那儿,办完事儿匆匆回去,他在美国的工作也需要他。

图2 吴瑞等科学家致江泽民总书记的信 3.3 促进美中科技交流和友谊
吴瑞教授的特殊身份使他义不容辞地成为中美科技交流的使者。如前所述,他不仅与国内许多有关机构建立了联系,而且把自己实验室在水稻生物工程方面的成果向国内介绍、推广,谋求合作,以使有关技术能通过合作而向实用化方面推进。 他所在的康乃尔大学校长是对中国十分友好的人,希望通过建立与中国的科技交流和合作关系来加强两国的友谊。吴瑞为此多次往来于两国,义务牵线搭桥,帮助落实具体计划。在他的协助下,康乃尔大学的校长和副校长于今年1月来华,与清华大学、北京大学、中国农业科学院、南京农业大学等5所大学和研究机构正式签定了有实际意义的合作协议,包括互派人员及经费等有关事项也都正在一一落实;同时,还与国家自然科学基金委建立了合作关系,双方已经决定于今年夏天在美国举行一次双边学术会议,“合作已经开始”。 生物工程是高技术,有关项目的开展需要大量经费的保障。针对国家的资金困难,吴瑞教授积极帮助有关机构争取外来经费的支持。在他回国讲学的内容中就有如何申请国外基金。作为美国洛氏基金会支持中国水稻生物工程项目的科学评审委员会成员,他为一些有研究水平和条件的单位(如北京大学、中国科学院遗传研究所等)争取洛氏基金的资助。不仅如此,他还倾囊支持有关事业,除了与母亲共同捐资在中国协和医科大学设立“吴宪生物化学教授基金”、办“吴宪图书室”,以及在父亲的母校——美国哈佛大学医学院设立“吴宪生物化学教授席(Hsien Wu Professorship)[2] 外,还曾资助“海外及归国中国生物学者生命科学与生物技术讨论会”等。 吴瑞教授以自己的实际行动为促进中美两国的科技交流和友谊作出了有意义的贡献。
4 生活道路
纵观吴瑞教授的研究历程,可以看到,他所从事的每一领域都与科学前沿和人类利益密切相关,并且都取得了令人嘱目的成就;每一次研究方向的转变又都有前瞻性、挑战性。只有具备了第一流素质和水平的学者才有勇气和能力做到这点。他是以基础研究起家,但他那敏锐的目光、开放性思维方式和对人类的爱心使得他能在从事基础研究的同时关注社会,积极参与将其成果转化、应用到对人类有益的事业上。在他看来,科学的理想境界是,既满足人们对大自然中的未知世界的求知欲(精神需求),又为人类造福(物质需求)。 吴瑞教授的父亲吴宪教授晚年曾著有《科学生活导论》一书(该书在父亲去世后由他母亲整理、出版),该书是作者多年身体力行的经验总结和对社会问题长期关注和思考的结晶。书中详细介绍了如何以科学的方法指导个人的生活和修养、社会的运作乃至国家的发展,以期通过应用一个“最适度的原则”来“博得个人健康”并使“世界和平得以实现”[35]。吴瑞教授在多大程度上受到父亲这部书的影响不得而知,然而,做为一个科学家,他是确确实实地以科学的方式生活、思维和工作,理性始终占据其主导地位。
4.1 谦虚谨慎:生活和事业的立足之本
笔者有幸在1996年赴美调研期间去伊萨卡(旧译漪色佳)吴瑞教授的家登门拜访,并去他的实验室参观。回国前,曾对一位在美一著名研究机构任职的老同学提及拜访过吴瑞教授,对方不无羡慕地说:“真的?!吴瑞可是做过了不起工作的人,我们都只闻其名,并未见过其人。他的工作可是差一点就获得诺贝尔奖的!他主编的那些《酶学方法》我们都在用着。”的确,回顾、考察一下与分子生物学发展密切相关的生物大分子序列测定的发展历史及其与诺贝尔奖的关系(见表1),我们可以看出,吴瑞教授正如一些科学家所评价的那样是“诺贝尔级科学家”(1992年我国著名植物生理学家汤佩松先生在主持吴瑞教授的讲学时,曾向与会者这样介绍过吴瑞教授)。有人为吴瑞未能获奖而遗憾,也有人认为,如果吴瑞不是华人,很有可能获奖。实际上,一个诺贝尔级科学家是否能获奖是一个复杂的社会问题,不能单凭逻辑推理作出预测。吴瑞教授未能得到充分认可的原因之一或许是他在荣誉面前过于谦虚。例如,从论文发表情况来看,显然吴瑞在采用了能定位的引物延伸的方法对DNA进行测序后,于1968年发表了有关工作的第一篇论文[36],并在1970—1973年间发表了13篇论文,报告了进一步的研究结果[4]。然而,他在其1972年发表的关于DNA测序的综述中介绍使用合成的寡核苷酸作为引物对DNA进行测序时,将荣誉同样给了另外两个实验室——德国的科赛尔(H. Kossel)和英国的桑格的实验室[18]。他没有强调这样一个事实:使用合成的寡核苷酸作为引物只是他1968年和1970年建立的最基本的能定位的引物延伸方法的一种变化。因而,看到这篇综述的科学家也许会得到这样的印象:吴瑞的实验室不过是3个独立提出引物延伸方法的小组之一。因此,当一起合作的桑格和科赛尔1973年联名发表论文后,便得到了更多的荣誉。不仅如此,在70年代,当科学家们没有引证吴瑞建立第一个DNA测序方法的工作时,他也没有与他们联系,纠正这一疏忽。所以,许多学者忘记了他的最初贡献,而只提桑格等人1977年发表的工作。现在看来,当初吴瑞似乎过于谦逊,他应当勇于争取自己本应得到的荣誉。吴瑞对自己的选题及成果的重要性有足够的认识,他非常珍视自己的成果并为之自豪,但他虚怀若谷,从不去刻意追求名利,更不居功自傲。在向笔者介绍自己时,他总说自己“运气很好,从念书到现在,都是如此”,“没有什么特别的故事”。“幸运”、“运气好”和“很高兴”常挂在口边。例如,在谈到取得博士学位后想去雷克尔处做癌症研究时,“幸运地”得到了有关基金的资助;当他计划及开展DNA测序工作时,又“幸运”地有机会向凯瑟、霍拉纳等科学名家大师学到了许多有用的技术;在从事开创性的DNA测序工作时,“运气很好”,设计思路和采取的策略是对的,所以取得了成功;在从事水稻基因工程研究时,又很“幸运”,实验室有高水平的国内访问学者和研究生帮他做了许多具体工作,使不大懂植物学的他能在该领域短时期便做出成绩;他“很高兴”自己建立的“引物延伸的方法”能被桑格、穆利思和史密斯等著名科学家采用,发展出新的方法,对生物科学的发展产生如此重要的作用;“很高兴”自己在转基因水稻方面的工作成果将能为包括中国在内的发展中国家人民带来很大的好处;“很高兴”能做为中国国家自然科学基金委的生物学科外籍顾问,与物理学、化学学科的外籍顾问、诺贝尔奖获得者们一起,为发展祖国科技事业献计献策……他把自己的成功归因于“运气好”。然而,没有远大的目光,积极而正确的策划和扎实、广博的基础,虚心求教的态度,也就不会有他的“好运气”。
表1 生物大分子测序方法的建立与诺贝尔奖授予情况
| 测序的大分子 |
方法的创立者 |
获诺贝尔奖者 |
诺贝尔级科学家 |
| 蛋白质 |
桑格(F.Sanger) |
桑格 |
桑格 |
| RNA |
霍利(R.W.Holley) |
霍利 |
霍利 |
| DNA |
吴瑞(Ray J.Wu) |
桑格 |
吴瑞 | 吴瑞教授是个谨慎的人,无论在工作上,还是待人接物和生活上,都是如此。他为人谦和,从不摆架子;处事认真,大事小事均考虑得仔细周到。每当准备开展新项目研究时,必先彻底摸清有关问题的各种情况,然后在深思熟虑的基础上制定出有针对性的周密计划,并按计划执行,因而往往能在较短的时间内取得比别人好的成绩。星期日是他一周工作的开始,他在这天去办公室做好一周的工作安排,这样他的助手们星期一早晨上班时就能立即各就各位、投入工作,因而工作效率也就很高。在日常生活中,他是个极有规律的人,科学合理地安排作息时间;饮食上,从不暴饮暴食,吃过油、过甜、过咸或有可能导致过敏的食物。既保证充足的营养,又不致过度或浪费。如前所述,为了帮助中国科学的发展,他不但出力,而且出资,如:捐款建立吴宪生物化学教授基金、吴宪图书室,资助学术讨论会等,很是慷慨;然而,在平时的生活和工作中,他很注意勤俭节约。据笔者观察,作为大学教授,他家的住房并不比普通人家豪华宽敞;一套西装能穿多年(笔者从他1992年以来在国内所照的相片上注意到,他所穿的那身西服和领带正是他今年来北京时穿的。据吴乃虎先生介绍,吴瑞有一件风衣后面都快要破了,可平时还总是穿着它);无论在家,还是实验室,人走必随手关灯,自来水用后关严。熟悉他的朋友说,按照中国过去的说法,他是“一分钱掰成两瓣花”,尽量的少花钱、多办事。对此他的助手、学生们深有体会:在实验中,某种试剂20ml如果够了,就不要多用,以免造成浪费。他的一些学生对此很不理解,甚至产生一些误解,他们不知道吴瑞教授的良苦用心,也不知道他在该花钱的时候是那样的大方。是好钢,就得用在刀刃上。 总之,不放纵、谦虚谨慎是吴瑞教授生活和事业上的立足之本。
4.2 勤学多思:成为一个更好、更成功的人
吴瑞教授非常注意提高作为一名科学家的素质。在专业上,他总是不断进取,注意吸取别人的成功经验,密切注视科学发展的新动向,如,在有电脑之前,非常注意做卡片、收集资料。他的实验室有一个很大的卡片柜,里面盛满了他搜集的各种有关资料、信息的卡片;实验室的走廊里有一长排架子,上面整齐排列着他精心搜集的各种有关资料。有了电脑,他收集资料就更多更快。因而,自从参加工作起,他得以对所从事的领域的进展了如指掌,进而“站在巨人的肩膀上”从事前沿工作。业余时间,他常看些“How to”之类的书,收集了许多诸如如何保持旺盛的精力、健康的体魄、为人处事、提高效率……等有助于修身养性的资料,在家中的门上也贴有座右铭以随时提醒自己。他认为,这样不但对自己的做人有好处,而且对于在工作中做出成绩有帮助。他不是盲目地吸取,而是做出自己的思考和判断,因而收效也就大。他不但自己注意修养,而且还希望他的学生、助手也能如此。在他的小组,每周有一次“例会”,除了谈工作、学习,还常谈科学家的素质和做人问题。他要求大家彼此合作,乐于助人,要看得远,乐观、不怕困难、善于学习和思考,要头脑开放;要大家别仅仅满足于物质生活上的享受,在精神修养上也应多加注意,应当把人放在宇宙的角度去考虑,这样才能真正地做到open mind。 应笔者的要求,吴瑞教授送给笔者一些“How to”的资料,在盛资料的大信封上,他这样写道:“这些资料能使你更多地去思考,成为更好、更成功的人”。的确,吴瑞教授就是这样通过不断地学习、思考,而使自己成为更好、更成功的人。
4.3 娱乐休息:与科学并不矛盾
吴瑞教授并非一个工作狂。童年的贪玩和青年时的活跃、兴趣广泛,不能说没给他后来的工作和生活带来好处。现已年届70的他,精神矍铄,精力充沛,思路敏捷,步履稳健。尽管一年中仍有不少时间是在旅途奔波中度过,但仍能高效率地工作,这与他注重养身之道很有关系。除了前述的注意饮食外,他还非常注意休息与调节,从不疲劳或带病坚持工作,需要休息,那就休息,绝不勉强自己。他认为,如果需要睡9个小时,就睡那么多。因为疲乏时既会影响身体健康,又没有工作效率。他的业余生活也很丰富,除了看些有兴趣的书外,偶尔还唱唱歌,弹弹钢琴,并喜欢收集中国的字、画、金石,家中和办公室布置得不失高雅,充满了生活情趣。他家有间不大的健身房,里面有健身器材,每两天他坚持锻炼半小时。此外,逗外孙(女)们玩也是他的一大乐趣。 正是由于善于调节生活,注意休养生机,才能使他具有健康的体魄、在科学工作中保持旺盛的精力和敏锐的头脑。可见,娱乐和休息与科学事业非但不矛盾,而且还有相辅相成的作用。
4.4 亲情友情:让世界充满爱心
吴瑞教授还是个非常注重感情的人。在他眼中,亲情、友情、爱情,均很重要,人生中必不可少。尽管妻子贤惠善良,聪明能干,为了让他少分心,几乎包揽了所有的家务(他常出差在外,妻子从不为此抱怨),但只要可能,吴瑞总会主动地去做些家务活,诸如预备早餐、饭后收拾餐桌、洗碗,家中来客人时去餐馆订菜、取菜等等,他认为这些都是很自然的。他们夫妻恩爱,与晚辈们的关系也相处融洽。在他家,不会让客人有拘束的感觉。母亲在生命的最后一年住在他家,生活上,他们尽心尽力,处处关照,精神上也彼此沟通。他与姐妹和弟弟每年都有一次聚会。妻子的舅父年事已高,他们隔三差五打电话去慰问,有机会便去探望。自从与国内亲友恢复联系后,每次回国,只要有机会,时间又允许,他就去看望。他从未因自己是个著名科学家而高人一等,如同他少年时代就从未因他父亲是著名教授而与众不同。他看望他的中学、大学同学和团契的朋友,与他们叙旧论今,增进友谊;他前往天津和日本去看望年迈的堂叔吴景略和吴清源,问寒问暖,表达了一个晚辈的亲情。他的母亲出身于充满爱心的基督教家庭,终生都信奉“仁爱”的信条,这无疑对他也产生了很大的影响。他在晚年仍能转变研究方向,从事转基因植物的研究,以解决人类的吃饭问题,在一定程度上不能说与之完全无关。一次,他对笔者谈起自己工作的意义后说道,“粮食增产仅仅是一个方面,人口数量的控制和素质的提高也是不容忽视的问题。否则人类还将面临种种灾难。有一种昆虫,因为没有了天敌,繁殖过快,在不长的时间内密度就相当高,最后导致虫病暴发,大量死亡,数目降到其适合的密度,这就是大自然的调节作用。台湾为了发展水产业,高密度地养虾,结果虾就特别容易闹病,这也是自然调节。在一定密度内,生物容易生长,不易发生病灾。人类由于医学的发展,许多疾病得到了控制,天然调节的可能性就小了,人类寿命因而也普遍地延长。但有许多人活着未必就是健康,从生物学的角度看,还有许多遗传病,这就要求人们能自我控制,少生、优生,用生物工程的方法治疗遗传病,采取相应的有力措施,以使每个出生的人都能健康地生活”。对于社会问题,吴瑞教授也很关心,并有自己独到的看法。1980年第一次回国以来,他曾多次受到国家、政府领导人的接见,并曾应邀登上天安门观礼台观看1984年的建国35周年庆祝活动。回到美国后,他将自己拍摄的照片制成幻灯,向亲友、同事和学生们介绍。做为一位华人,他真诚地希望自己的祖国能富强、发达、更美好,希望自己的晚年能为祖国多做些贡献。这就是他,一位身在异邦的科学家。
收到文稿日期:1998年5月25日;收到修改稿日期:1998年7月3日 * 本文承蒙吴瑞教授多次接受笔者的访问并应笔者要求提供了大量珍贵的第一手资料;在调研和写作过程中,笔者曾先后得到过来自吴硕、潘华珍、沈 、顾孝诚、陈章良、王忆平、陈晖、张新时、潘孟昭、吴乃虎、凌瑞琴、徐成满、沈文雄等先生的指教和帮助,其中一些先生还在百忙中接受了笔者的访问,或阅读文稿、提出宝贵的意见,特此致以诚挚的谢意!
参 考 文 献
1 曹育.杰出的生物化学家吴宪博士.中国科技史料,1993,14(4):30—42 2 曹育.最早在国内从事生物化学研究的女学者——吴严彩韵.中国科技史料,1995,16(4):35—44 3 Ray Wu . Curriculum Vitae, 1996 4 Publications list of Ray Wu, 1996 5 Ray Wu . Development of Enzyme-based Method for DNA Sequence Analysis and Their Applications in the Genome Projects. in A.Meister edited. Advances in Enzymology. Vol.67. New York: John Wiley & Sons,Inc. 1993,434 6 Wu, R and Taylor,E. Nucleotide sequence analysis of DNA. II. Complete nucleotide sequence of the cohesive ends of bacterio-phage λ DNA. J. Mol. Biol., 1971, 57: 491—511 7 Ray Wu. Curriculum Vitae. 1998 8 Holley,R.W. et al . The base sequence of yeast alanine transfer RNA.Science, 1965, 147: 1462—1465 9 Wu ,R. Development of the primer-extension approach: a key role in DNA sequencing. Trends Biochem. Sciences, 1994, 19: 429—433 10 Wu.,R. et al Nucleotide sequence analysis of DNA. IV. Complete nucleotide sequence of the left-hand cohesive end of coliphage 186 DNA.J. Mol. Biol., 1972, 65: 447—467 11 Wu ,R. Nucleotide sequence analysis of DNA.III. The binding of oligonucleotides to the cohesive ends of lambda DNA and a proposed general procedure for DNA sequence determination. Nature, 1972, 236: 198—200 12 Wu, R. Nucleotide sequence analysis of DNA.XII. The chemical synthesis and sequence analysis of a dodecadeoxynucleotide which binds to the endolysin gene of bacteriophage lambda. Biochem. Biophys.Res.Comm.,1973, 55: 1092—1098 13 Wu, R. et al. Recent advances in DNA sequence analysis. CRC Critical Rev. in Biochem. , 1975, 2: 455—512 14 Sanger,F. et al. A rapid method for determining sequences in DNA by primed synthesis with DNA polymerase.J. Mol. Biol., 1975, 94: 441—448 15 Sanger, F. et al. Nucleotide sequence of bacteriophage φX174 DNA. Nature, 1977, 265: 687—695 16 卢圣栋主编.现代分子生物学实验技术.北京:高等教育出版社,1993,408 17 萨姆布鲁克等著.分子克隆.金冬雁等译.北京:科学出版社,1996, 724—729 18 Wu, R. et al. Determination of primary nucleotide sequences in DNA molecule.Bulletin de L'Institut Pasteur, 1972, 70: 203—233 19 Marians,K.J.,Wu,R. et al. Cloned synthetic lac operator DNA is biologically Active. Nature, 1976, 263: 744—748 20 卢圣栋主编.现代分子生物学实验技术.264—282 21 Bahl, C. P., Marians, K. J.,Wu,R.et al. A general method for inserting specific DNA sequences into cloning vehicles. Gene, 1976, 1:81—92 22 顾方舟,卢圣栋主编.生物技术的现状与未来.北京:北京医科大学中国协和医科大学联合出版社,1990,26 23 Yang, R. C. A.and Wu,R. BK virus DNA: Complete nucleotide sequence of a human tumor virus. Science, 1979, 206: 456—462 24 Szostak, J. W. and Wu,R. Unequal crossing over in the ribosomal DNA of Saccharomyces cerevisiae.Nature, 1980, 284: 426—430 25 Klein, T. M., Wolf, E. D., Wu, R. and Sanford, J. C. High-velocity microprojectiles deliver nucleic acids into living cells. Nature, 1987, 327: 70—73 26 Wang, Y.-C., Klein, T. M., Fromm, M., Cao, J., Sanford, J. C. and Wu, R. Transient expression of foreign genes in rice, wheat and soybean cells following particle bombardment. Plant Molec.Biol.,1988, 11: 433—439 27 Xu,D., Duan, X., Wang, B., Hong, B., Ho, T.-H.D. and Wu, R. Expression of a late embryogenesis abundant protein gene,HVA1, from barley confers tolerance to water deficit and salt stress in transgenic rice. Plant Physiol., 1996, 110: 249—257 28 Duan, X., Li, X., Xue, Q., Abo-El-Saad, M., Xu, D. and Wu, R. Transgenic rice plants harboring an introduced potato proteinase inhibitor II gene are insect resistant. Nature Biotechnology, 1996, 14: 494—498 29 Wu, R. Plant biotechnology for the 21st century. 在第五届“海外及归国中国生物学者生命科学暨生物技术讨论会”上的报告.1997年6月28日 30 John Yaukey. Scientists at Cornell help make super rice. The Ithaca Journal. Friday, June 7,1996 31 Roger Segelken. Super-resistant rice plant technology will benefit developing countries, Cornell Chronicle. Vol.27, No.37, June 13,1996 32 Wu, R., Comp. Scientific works of Hsien Wu; in commemoration of my father's ninetieth birthday. 1983 33 By-laws of the Ray Wu Society for Life Sciences, Inc., 1998 34 曹育.海外及归国中国生物学者生命科学暨生物技术讨论会简介.中国科技史料, 1997, 18(3): 95—96 35 吴宪.科学生活导论.台湾:商务印书馆,1964, 6 36 Wu,R. and Kaiser, A. D.. Structure and base sequence in the cohesive ends of bacteriophage lambda DNA. J. Mol. Biol, 1968,35:523—537
PROF. RAY WU: A PROMINENT AMERICAN CHINESE MOLECULAR BIOLOGIST
Cao Yu (Institute for the History of Science, CAS, Beijing 100010)
Abstract Dr. Ray Wu, a prominent American Chinese molecular biologist and professor at Cornell University, has made outstanding contributions to several fields of DNA biochemistry and molecular biology. The most important one is the development of the first method in the world for determining the nucleotide sequence of DNA. After improvement, the strategy of the location-specific primer-extension for DNA sequence analysis was developed by him in 1968 and later became the basis of F. Sanger's faster method for sequencing DNA, Mullis' polymerase chain reaction (PCR) for amplifying DNA, and Smith's site-specific mutagenesis method. All the three scientists won the Noble Prize for their prominent work. Prof. Wu and his collaborators was the first to introduce the method of using synthetic oligonucleotide linkers and adaptors to increase the efficiency of manipulating and cloning blunt-ended DNA, which is now widely used in molecular biology and biotechnology. His group has made important progress in rice biotechnology in recent years by successfully producing insect-resistant, drought- and salt-tolerant transgenic rice plants in his laboratory. And he is working on the research of producing superior rice by transforming rice with multiple different genes that can potentially increase the plants' quality and quantity, as well as producing superior rice in the field instead of only in the laboratory. Prof. Ray Wu has also made great contributions in training Chinese scientists and in promoting the development of life sciences and biotechnology in Mainland China and Taiwan. Not only has he returned to his motherland many times to give lectures and help the development of life science in China, but he also initiated the CUSBEA Program in China, trained over 30 Ph. D. students or visiting scholars in his laboratory at Cornell University, and helped the young senior scientists to better serve the Mainland and Taiwan. He has also done a lot to promote the scientific cooperation, interaction, and friendship between the governments of China and the United States. Key words Ray Wu, American Chinese, molecular biologist, biography
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