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第5章 人体学家(5)

今天的很多生物技术如DNA重组、基因工程、“克隆”技术等,已经并将继续改变着世界的面貌,而它们无一不是建立在遗传学大厦的基础之上的。在遗传学研究领域,继孟德尔之后又出了一位杰出的人物,他就是被称为“现代遗传学之父”的美国著名生物学家摩尔根。

摩尔根于1866年生于美国肯塔基州列克星敦一个名门望族之家。他的父亲曾经担任过美国驻外领事。他母亲的祖父弗朗西斯·斯科特是有名的美国国歌《星条旗》的词作者。摩尔根从青少年时代起,就表现了其卓尔不群的个性。他热爱大自然,常常拿着采虫网到处旅行,采集动植物制成标本。他还跟随美国的一支地质考察队在家乡的山区工作过两个夏天。有一次,他还独自一人跑到波士顿的海洋生物站,饶有兴趣地进行海洋生物的实验研究。

1886年,19岁的摩尔根进入了霍普金斯大学攻读博士学位。当时美国的大学不太重视自然科学课程,而霍普金斯大学特别强调生物学等自然科学。摩尔根在这儿,潜心研究着海洋生物,完成了他的博士论文《论海洋蜘蛛》。

在攻读博士学位期间和获得博士学位后的10多年里,摩尔根主要从事实验胚胎学的研究。1900年,孟德尔逝世16年后,他的遗传学说才又被人们重新发现。摩尔根也逐渐将研究方向转到了遗传学领域。摩尔根起初很相信这些定律,因为它们是建立在坚实的实验基础上的。但后来,许多问题使摩尔根越来越怀疑孟德尔的理论,他开始用果蝇进行诱发突变的实验。

他让手下的一名研究生在黑暗的环境里饲养果蝇,希望出现由于果蝇长期不用眼睛,使它们的视力逐渐消失,甚至眼睛萎缩或移位的品种。虽然连续繁殖了69代,始终不见天日的果蝇还是瞪着眼睛。第69代果蝇刚羽化出来时,一时睁不开眼睛,那个研究生兴奋地叫摩尔根过来看。还没等两人为实验成功击掌欢呼,那些果蝇便恢复了常态,大摇大摆地向窗口飞去,留下目瞪口呆的师徒二人。像这样一败涂地的实验,摩尔根做过许多次。他经常几十个实验同时进行,不出他所料,许多实验都走入了死胡同。

一晃两年过去了,1910年5月,摩尔根在红眼的果蝇群中发现了一只异常的白眼雄性果蝇。他以前从来没有见过这样的类型,因此这只果蝇是罕见的突变品种。摩尔根激动万分,将这只宝贝果蝇放在单独的瓶子中饲养。每天晚上,摩尔根带着这只果蝇回家,睡觉时将实验瓶放在身边,白天又带着它去上班,生怕果蝇出现意外。在他的精心照料下,原本虚弱的白眼果蝇终于在与一只红眼雌性果蝇交配后才寿终正寝,将突变的基因留给了下一代果蝇,也留给了苦心栽培它的摩尔根。10天后,第一代杂交果蝇长大了,全部是红眼果蝇。按照孟德尔的学说,红眼基因相对白眼基因是显性,因此珍贵的突变基因只是躲到了“后台”。摩尔根当然不会放过检验前人理论的机会,他用第一代杂交果蝇互相交配,产生第二代杂交果蝇。焦急地等待了10天,摩尔根得到了第二代杂交果蝇,其中有3470个红眼的,782个白眼的,基本符合3∶1的比例。这下,摩尔根对孟德尔真正服气了,实验结果完全符合孟德尔从豌豆中总结出的规律。

当摩尔根坐在显微镜旁边,再次定睛观察这些瞪着白眼的果蝇时,他发现了一个不同于孟德尔定律的现象。按照孟德尔的自由组合定律,那些长着白眼的果蝇,它们的性别应当是有雄性的,也有雌性的。然而这些白眼果蝇居然全部是雄性,没有一只是雌性的。也就是说,突变出来的白眼基因伴随着雄性个体遗传。摩尔根终于从果蝇身上看到了孟德尔在豌豆上观察不到的现象。对特殊现象的解释,就是建立新的定律。摩尔根知道,果蝇的4对染色体中,有一对是决定性别的。其中雌性果蝇中的两条性染色体完全一样,记为XX染色体;雄性果蝇中的性染色体一大一小,记为XY染色体。摩尔根判断,白眼基因位于X染色体上。因此,当他的那只宝贝白眼果蝇与正常的红眼果蝇交配后,由于红眼是显性基因,因此后代不论雌雄,都是红眼果蝇;当第二次进行杂交时,体内含有白眼基因的雌性红眼果蝇与正常的雄性红眼果蝇交配,就会出现含白眼基因的一条X染色体与一条Y染色体结合,生成第二代杂交果蝇中的白眼类型,而且都是雄性的。摩尔根把这种白眼基因跟随X染色体遗传的现象,叫做“连锁”。

摩尔根的学生发现了一种突变性状——果蝇的小翅基因,给摩尔根新创立的理论带来了挑战。这种突变基因是伴性遗传的,与白眼基因一样位于X染色体。但是当染色体配对时,这两个基因有时却并不像是连锁在一起的。例如,携带白眼基因与小翅基因的果蝇,根据连锁原理,产生的下一代应该只有两种类型,要么是白眼小翅的,要么是红眼正常翅的。但是摩尔根却发现,还出现了一些白眼正常翅和红眼小翅的类型。怎么解释这种现象呢?摩尔根提出,染色体上的基因连锁群并不像铁链一样牢靠,有时染色体也会发生断裂,甚至与另一条染色体互换部分基因。两个基因在染色体上的位置距离越远,它们之间出现变故的可能性就越大,染色体交换基因的频率就越大。白眼基因与小翅基因虽然同在一条染色体上,但是相距较远,因此当染色体彼此互换部分基因时,果蝇产生的后代中就会出现新的类型。这就是“互换”定律。

“连锁与互换定律”是摩尔根在遗传学领域的一大贡献,它和孟德尔的分离定律、自由组合定律一道,被称为遗传学三大定律。

1915年,摩尔根和人合作出版了《孟德尔遗传机理》一书。在这部划时代的著作中,摩尔根和他的同事们总结了对果蝇的研究结果,提出了染色体——基因理论。为表彰摩尔根在创立染色体遗传理论方面的功绩,诺贝尔基金会授予他1933年度生理学及医学奖。

摩尔根染色体——基因理论的创立标志着经典遗传学发展到了细胞遗传学阶段,并在这个基础上展现了现代生化遗传学和分子遗传学的前景,成为今天的遗传学从经典遗传学中继承下来的最重要的遗产。

智慧人生

敢于质疑、喜欢刨根问底是科学家必备的基本素质。摩尔根不仅敢于怀疑已有的科学发现和规律,而且还对已经建立好的科学定律进行怀疑式探索,因而他能在胚胎学、遗传学、细胞学和进化论等研究领域都取得丰硕的成果。

高尔顿和优生学

19世纪中叶,达尔文在《物种起源》中提出“物竞天择,适者生存”的进化学说后,人们很快就意识到人类本身作为生物之一,也同样通过长期的自然选择而逐步进化成现代人。那么,在人类进化的历史长河中,就会有一个改善、提高人类质量的问题。优生学就是这样一门研究如何改良人的遗传素质,产生优秀后代的学科。它的创立者是英国人类学家法兰西斯·高尔顿。

高尔顿1822年出生于英格兰伯明翰一个显赫的银行家家庭,他的祖父和父亲都是热爱自然的科学家。他的外祖父正是《物种起源》作者达尔文的祖父,高尔顿是达尔文的表弟。

高尔顿自幼聪颖,22岁即获得牛津大学和剑桥大学的博士学位。此后,他对地理科学发生兴趣。1850年,他与朋友先后远赴马耳他、埃及尼罗河流域和南非进行科学考察,还曾只身进入巴勒斯坦腹地。这使他成为一位大无畏的知名探险家,在科考中他搜集了许多珍贵资料。34岁时,高尔顿被选为皇家学会会员。虽然他最早是以地理学家的名义进入科学界的,但在1859年他的表兄达尔文的《物种起源》发表之后,高尔顿立即成了达尔文学说的信奉者,其科学兴趣也很快转到与生命有关的科学——遗传学领域中来。他先后创立了生物统计学、人类遗传学,并用数学方法研究人类遗传。他曾考察了1660~1868年间286名英国法官和他们的亲族情况,经过统计,得出平均每100个英国法官的亲属中共有38.3个名人,而全英国平均4000人中才有1个名人。由此证明天才在法官中是遗传的。

在深入研究、详细调查、广泛论证的基础上,高尔顿于1883年提出优生学的概念,正式创立了优生学说。他的主要观点是:人类要繁荣昌盛,一代胜过一代,就必须促使有优良或健全素质的人口增加,使有不良素质的人口减少,以改进人类的遗传素质。

高尔顿先后写了很多论文和专著阐述他的思想,以极大的热情积极建议对古今各国不同社会阶层的生育情况进行广泛调查,寻找某些家庭所以昌盛的原因,深入研究影响人类婚姻状况的各种因素,普及遗传知识,向全民宣传优生学的重要意义。

1904年,高尔顿出资在伦敦大学设立优生学讲座。4年后,他发起成立英国优生学教育会并出版《优生学评论》,使优生学在国际范围内得到传播。1912年,在高尔顿去世后的第一年,第一届国际优生学会议在伦敦召开,高尔顿的理想终于发展成为一种国际性的科学和社会活动。

高尔顿的优生学理论,其出发点并不坏。因为“优生”一词,通俗地讲就是“生一个健康的孩子”,这是保证人类种族和人类社会健康发展的首要条件。但在20世纪30~40年代,优生学却受到了种族主义的歪曲和利用。1939年9月1日,希特勒签署了“实施慈悲死亡”的命令,德国许多残疾人、精神病人、吉卜赛人,特别是600万犹太人被列为“劣等人”惨遭杀害,成为“优生运动”的牺牲品。

1998年,在我国召开的第18届国际遗传学大会决定,鉴于“优生学”这一名词的诸多歧义,在科学文献中不再提这个词。尽管如此,人们也不能抹杀高尔顿的贡献。因为,优生的思想现在早已深入人心。

知识链接

现代优生学包括两个方面,即正优生学和负优生学。前者致力于增加人群中遗传素质优秀的个体。某些措施尚属试验研究阶段,还有一些社会伦理学方面的问题有待解决,但是发展前景将无可限量。后者致力于减少人群中智力和体质不良的个体,具体措施有遗传咨询、产前诊断和治疗性流产等。这虽是一种消极的手段,却有其积极意义。

弗洛伊德的心理学发现

在人的生命运动中,心理活动是最为复杂和充满神奇色彩的。探索人的心灵,是一条有着无数艰难并充满荆棘的小路,是一条好像永远走不到头、看不到希望的小路,在这条小路上,只有不怕困难、敢于开拓的人才会看到胜利的曙光。奥地利心理学家西格蒙德·弗洛伊德就是坚持在这条小路上跋涉的勇士。

弗洛伊德1856年出生于奥地利摩拉维亚区的弗莱堡镇。他的父亲和母亲都是犹太人。弗洛伊德没有上过小学,启蒙老师是他的父亲。9岁时,弗洛伊德以优异成绩考入中学。1873年,他以全优成绩毕业。兴趣广泛的弗洛伊德最终选择了医学研究作为终身职业。这是因为,当时热门的达尔文进化论深深吸引了他。这一年,弗洛伊德进入维也纳大学医学院,成为一名医学生。

弗洛伊德兴趣广泛,除了专业课以外,许多其他专业的课他也不放过,甚至一些看来无关的实验练习,他都要去认真地做一下。弗洛伊德的疯狂学习劲引起了生理学教授布吕克的注意。1876年,布吕克教授把还在读大学三年级的弗洛伊德吸收进了自己的生理学实验室担任助手。在这里,弗洛伊德接受了科学研究的启蒙教育,研究方向是动物的生理机能和神经系统,这为他后来进行人类精神活动的深入研究打下了牢固的基础。

布吕克是一个严肃的科学家,只相信科学实验的结果。在生理学实验室,弗洛伊德逐渐掌握了观察方法的基本功,并认识到观察是研究事物的基本方法之一。经布吕克的指点,弗洛伊德完成了一个有趣的研究。他通过对一种原始的脊椎动物八目鳝神经元的内在结构研究,探讨了高等动物神经细胞与低等动物神经细胞的差别,并发现低等动物与高等动物的神经系统是一个连续的系列,从而推断整个生命体——从最低等的动物开始直到人类为止是一个不断进化的系列。这项研究的意义不仅仅在生理学本身,而在于延伸到了哲学领域,更重要的是,回答了“人的本质是什么?”这样一个基本命题。一个尚未毕业的大学生就能取得这样的成功,自然引起了同行的关注,弗洛伊德开始在奥地利科学界崭露头角了。

1881年3月,弗洛伊德以优异成绩通过了维也纳医学院的毕业考试。次年,他开始了医学临床工作,外科、皮肤科、眼科以及神经精神科等专业的临床实践,为他日后的精神医学研究打下更为扎实的基础。这一时期弗洛伊德的研究重心渐渐向某一专题集中,并正式把成为一个神经精神病医疗专家当作自己一生的奋斗目标。

当时欧洲最权威的神经病理学研究中心在法国的沙比特里尔医院。这家医院的院长沙考特教授是当时世界上数一数二的神经病学专家。后来,弗洛伊德来到了沙考特教授的门下,从事歇斯底里病的研究。歇斯底里病又称为“癔症”,是一种常见的神经官能症,多见于女性,大多因神经因素使大脑功能失调而发病。但在当时欧洲医学对这种病的看法极其愚昧,许多认识非常荒唐,治疗方法也很不人道。从沙考特开始,确定这是一种神经系统疾病,并采用电疗、浴疗、推拿和催眠疗法治愈了不少病人。

在沙比特里尔医院,弗洛伊德得到了深刻的启发,他被催眠疗法所吸引,进而把神经病治疗学作为自己的主攻方向。回到维也纳后,他正式开业行医,继续研究歇斯底里病及其治疗。经过多年的临床实践,弗洛伊德在理论研究和分析大量临床资料的基础上,与另一位医学家合作,出版了专著《论歇斯底里现象的心理机制》。在这部著作中,弗洛伊德没有过多描绘歇斯底里病症的表现和特性,而着重探究了这种病最深刻的原因——“潜意识”的存在。

弗洛伊德发现,在人的意识的后面,有着一种深不可测的心智过程,这就是“潜意识”。“潜意识”栖息在人的心灵深处,如同一座冰山,大部分沉没在无意识的海洋之中,只有经过诱导和启发,才会浮上水面,转化为人的“意识”。“潜意识”的观念是弗洛伊德精神分析学的理论雏型,他以后一系列的研究成果就是沿着这条线索一步步地发展和完善起来的。