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麦克斯·德尔布吕克(Max Delbruck)

时间:2006-08-26 01:51来源:中国遗传网 作者:admin 阅读:
遗 传 HEREDITAS(Beijing)?28(4):383-384,2006     封面人物

    任 本 命
   (西安文理学院生物系,西安710061)

   麦克斯·德尔布吕克(Max Delbruck)1906年9月4日出生于德国柏林,其父为柏林大学历史学教授,母亲是著名化学家李比希(J.Liebig)的孙女。德尔布吕克从孩提时起就对科学有着浓厚兴趣。他早期的兴趣在天文学,后来转而从事量子力学。1930年他在格丁根大学麦克斯·玻恩(Max Born)的指导下获理论物理学博士学位。1931年夏天,他又去到丹麦哥本哈根,在玻尔(Niels Bohr)的指导下进行博士后研究。玻尔实验室那种科学求实精神,公开争论的学术气氛给予德尔布吕克以后的科学风格以极大影响。德尔布吕克不久获得洛克菲勒基金的资助去到英国的布里斯托尔从事研究工作。1932年回到柏林,作为著名物理学家哈恩(Otto Hahn)的助手,与女科学家迈特纳(Lise Meitner)一起工作。
   德尔布吕克对生物学的兴趣始于1930年游学哥本哈根之时。玻尔提出,他的关于光的波粒二象性的所谓“共协性”(Complementarity)模型可能具有生物学上的类似物。德尔布吕克认为,沿着这一线索研究,说不定可以得出物理学的一些新规律。尤其是在1932年8月的一次国际性会议上,玻尔发表了光与生命的演讲,提出生命过程是对化学和物理学规律的补充。德尔布吕克受到极大鼓舞,从此由物理学转向生物学研究。    在柏林工作期间,由于纳粹上台,德国的局势变得让人难以忍受,人们对官方举办的科学讨论会已不再感兴趣。物理学家和生物学家经常自行举行小规模聚会探讨自己感兴趣的问题。德尔布吕克也是其中一员。1935年,他和遗传学家季莫菲耶夫—列索夫斯基(N.W.Timofeeff-Ressovsky)、齐默(K.G Zimmer)一起发表了一篇题为“突变和基因结构”的文章。德尔布吕克在文中提出遗传学是生物学中玻尔共协性关系最适用的分支。据说这篇文章深刻地影响了物理学大师薛定谔(E.Schrodiger),促使他写了那本著名的小册子《生命是什么?》。
   1937年,德尔布吕克再次获得洛克菲勤基金会资助,到美国加州理工学院摩尔根实验室从事遗传学研究。此前,他曾写信给摩尔根请求一个研究职位。但是,当他到达帕萨迪纳之后,才发现一个理论物理学家成天要在显微镜下与果蝇染色体打交道是多么困难。正在他产生动摇、举棋不定时,他遇见了同一实验室的埃里斯(E.L.Ellis).埃里斯刚从污水中分离到噬菌体,他建议德尔布吕克加入噬菌体研究。噬菌体确也吸引了德尔布吕克,他把它比作是生物学中的氢原子,因为噬菌体的遗传系统是再简单不过了。于是德尔布吕克从此转入噬菌体研究,并提出对噬菌体进行分阶段生长试验的设想,二人共同设计并进行了著名的“一级生长试验”,1939年发表了题为《噬菌体的生长》一文,成为现代噬菌体遗传研究的开端。
   1940年,德尔布吕克在田纳西州纳什维尔的范特彼尔特大学获得了一个教师职位,二战期间,受聘为物理学讲师,并获得定居美国的绿卡,成为德裔美国人。1940年12月28日,在费城召开的一次物理学会上,德尔布吕克遇见了原籍意大利的美国哥伦比亚大学噬菌体研究者萨尔瓦多.卢里亚(Salvador Luria),由于共同兴趣,谈话十分投机,决定合作研究。次年夏天,他们又在冷泉港相会。以后一年一度的冷泉港学术年会他们都在一起,由此,形成了“噬菌体小组”的雏型。
   1941年夏,德尔布吕克和布鲁斯小姐(M.A.Bruce)在冷泉港结婚,后来他们育有四个子女。    德尔布吕克和卢里亚的噬菌体研究合作很有成效。1943年,他们发表了一篇题为《细菌从对病毒敏感性到对病毒抗性的突变》的著名论文。同年,阿尔弗雷德.赫尔希(Alfred Hershey)从华盛顿大学来到范德彼尔特大学拜访德尔布吕克。赫尔希也在研究噬菌体,不久也参加了噬菌体俱乐部。
   1946年,加州理工大学生物系主任比德尔(George Beadle)给德尔布吕克提供了一个职位,德尔布吕克辞去范德彼尔特大学物理学教职,于1947年到加州理工学院赴任,自此全身心投入生物学研究,直到他生命结束。不过,从1950年起,他的科学兴趣又从噬菌体转向感觉生理学,他以一种须霉属(phycomyces)真菌研究其趋光反应,企图作为感觉生理学的模式系统推广应用到更加复杂的生物系统中去,但是未获成功。
   德尔布吕克曾被选为美国国家科学院院士,美国艺术科学院院士,美国哲学学会等学术团体会员,还担任过《美国科学院院报》等学术刊物的编委。1969年他与赫尔希、卢里亚共同获得了诺贝尔生理学或医学奖。
   1981年3月9日,德尔布吕克病逝于美国加州的帕萨迪纳,享年75岁。
   德尔布吕克是微生物遗传学的奠基者之一,也是分子生物学的开拓者之一,他在科学上的主要贡献是开创了噬菌体遗传学的研究。
   早在1915年,法国—加拿大细菌学家德雷尔(Felix Dherelle)就发现了噬菌体。他对这种介于生命和非生命之间的颗粒进行了长期的研究,但早期包括德雷尔在内的所有科学家之研究都企图把噬菌体作为传染病预防和治疗的手段。然而,实验表明,这一方向没有前途,1936年伯内特(F.M.Burnet)发现噬菌体能产生突变体,其噬菌斑的外形和野生型的有明显区别,可惜未引起重视。1938年德尔布吕克和埃里斯共同设计完成的噬菌体的一级生长试验表明,噬菌体侵染细菌之后,有一个潜伏期。把处于潜伏期内的细菌稀释涂布在琼脂培养基上只能产生很少的噬菌斑,一个细菌细胞内虽然已繁殖了许多子代噬菌体,但由于平皿中琼脂的限制,一个细菌内的所有噬菌体也只能形成一个噬菌斑。但是在潜伏期结束后,细菌细胞内的噬菌体已从宿主进入培养液,这时接种涂布在琼脂培养基上,每一个噬菌体都能形成各自的侵染中心—噬菌斑。在德尔布吕克的试验中,潜伏期的时间大致为24分钟。
   德尔布吕克认为,一级生长试验的重要意义还在于:“过去……认为细菌病毒是一种化学分子而不是生物。我们的工作则表明,某些大的蛋白质分子(病毒)具有在生物体内增殖的特性。这是一个对化学来说如此不同而对生物来说又是如此基本的特性。”
   1943年德尔吕克和卢里亚一起设计完成的另一项试验更为有名,这就是所谓“波动”或“涨落试验”(fluctuation test)、在《细菌从对病毒的敏感性到对病毒的抗性的突变》一文中详细了地介绍了这一试验的设计和方法。他们当时主要想了解细菌对病毒的抵抗方式到底是由于适应性反应还是由于自发性实变引起的。
   波动试验的逻辑是:如果抗病毒性是由病毒引起的,也就是由于细菌对病毒发生的一种适应性反应,那么,经病毒处理后分装在小管中的细菌样品将出现数目大致相等的抗性细菌。如果抗病毒性是由于基因突变,而基因突变只能发生在极个别的细菌中,而且可以在任何时间发生,那么,在一系列含有极少细菌的试管中,当测定其抗病毒性时,可能有的试管中还没有发生突变,有的此时刚发生突变,还有的可能早已发生突变并且经多次细胞分裂已产生了很多抗性的后代细菌。因此,只要观察一系列小试管中抗病毒细菌数量的波动(涨落)情况,就可以推断细菌抗病毒性的来历。
   这项试验是由卢里亚在1943年1月设计进行,随后由德尔布吕克作数学分析的一项合作研究。结果表明:细菌对病毒的抗性突变的发生与病毒的存在无关。细菌产生耐受噬菌体侵染的机理不是一种适应,而是由于基因突变的结果。推而广之,细菌的抗药性也是如此,也不是药物导致了细菌的抗性,不是细菌对药物的适应,而是由于细菌本身基因的突变引起,药物和病毒一样,只起了一个选择的作用。这一试验表明,即使在细菌中也不存在获得性状遗传的问题。卢里亚和德尔布吕克的试验可以说是推翻了“拉马克主义的最后据点”。
   德尔布吕克的另一重要发现是噬菌体基因的重组。1946年,他和赫尔希两人独立地发现了病毒能夠交换(重组)基因物质的证据。德尔布吕克设计了一个试验来观看两种不同类型的病毒在相同的细菌细胞中是否能繁殖,方法是将两种噬菌体对细菌进行复合感染,他不但发现它们能繁殖,而且通过对噬斑类型的分析还看到其后代包含了两种类型的特点,这是在这种原始有机体中基因重组的第一个证据。赫尔希进一步指出,这样的基因重组或许能构造出病毒的遗传图谱。后来,卢里亚等人用实验证实了这一论断。由此,也就诞生了噬菌体遗传学。
   1946年第11届冷泉港学术讨论会上,在宣布比德尔“一基因一酶学说”的胜利以及莱德伯格泰特姆细菌杂交实验报告的同时,赫尔希和卢里亚宣布发现了噬菌体r、h突变,德尔布吕克和赫尔希发表了他们各自发现的噬菌体重组。这四项重大发现分别获得了1985年和1969年的诺贝尔奖。后两项发现有力地推动了噬菌体遗传学的发展。
   德尔布吕克对遗传学的贡献,不仅仅在于他与卢里亚、赫尔希用噬菌体所做的几项重要试验,而且还在于他在学术组织方面所起的杰出作用。从1940年开始,他和卢里亚、赫尔希合作组成噬菌体小组,共同开创了美国噬菌体遗传学派。1944年在德尔布吕克的倡导下,还通过 了所谓“噬菌体条约”,规范了噬菌体研究中有关材料和方法方面诸多事项,使各国的噬菌体研究得以深入,成果便于交流。噬菌体研究人员由原先的两三人发展到最盛时期来自37个国内外机构和大学的数百人之多。德尔布吕克严谨的科学态度、献身科学的精神、团结和组织大批有才干的人在他周围的能力,对分子生物学和分子遗传学的发展产生了巨大的推动作用。德尔布吕克通过噬菌体研究培养了整整一代的分子生物学家,光是其中后来获得诺贝尔生理学或医学奖的就有一大批,众所周知的沃森也是噬菌体小组成员、德尔布吕克的学生。所以,1965年诺贝尔奖得主之一、法国巴斯德研究所所长雅克莫诺曾说:“就是在这样的场合,分子遗传学这一新学科才获得了它的躯体和灵魂”。1966年,在德尔布吕克60寿辰之际,加州理工学院出版了一本纪念文集《噬菌体和分子生物学的开端》充分肯定了德尔布吕克在学术组织方面的重大贡献。
   从上世纪50年代初期起,德尔布吕克的科学兴趣虽然从噬菌体转向感觉生理学,但是他仍为病毒遗传学的下一次高潮—肿瘤病毒学推波助澜。例如,曾与德尔布吕克一起进行过研究的杜贝科(Renato Dulbecco)专注于医学遗传学问题,德尔布吕克建议他研究肿瘤病毒,杜贝科听取了他的建议,研究工作极富成效,后来获得了1975年度的诺贝尔生理学或医学奖。
德尔布吕克是精思勤研的典范,他的科学和人格魅力可以把各个领域的人吸引到他的周围。他善于发现新事物并积极扶持、勇于促进。他具有十分敏锐的科学眼光。当他的学生沃森发现DNA 双螺旋结构的报告在冷泉港宣读之后,当时学术界是有分岐的,甚至赫尔希都认为“这个报告还不能成为DNA遗传功能的科学判断的充分证据。”但德尔布吕克则极力推崇这一发现,向与会者分发论文复印件。他把沃森—克里克的发现比作是1911年卢瑟福在原子结构方面的发现。

   参考文献:(References)

   [1]Ellis E L,Delbruck M.The growth of bacteriophage. J.Gen.physiol.,1939,22:365-370.
   [2]Luria S E,Delbruck M. Mutations of bacteria from virus sensitivity to virus resistance. Genetics,1943,28:491-498.
   [3]Viscontiand N ,Delbruck M.The mechanism of genetic recombination in phage.Genetics,1953,38:5-8.
   [4]傅杰青,赵家业.德尔布吕克. 见:世界著名科学家传记. 北京:科学出版社,1996,37-46.
   [5] 任本命,王虹. 遗传学简史. 西安:西安地图出版社,1999,166-168.
(责任编辑:泉水)
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