点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:【诺奖中的“基因”】基因“断了”,还有用吗?
首页> 科普频道> 三农科普> 基因故事 > 正文

【诺奖中的“基因”】基因“断了”,还有用吗?

来源:光明网2020-08-31 09:43

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  20世纪70年代以前,全世界都认为生物的遗传物质——基因,是连续的排列在双链DNA上的。美国科学家菲利普·艾伦·夏普和理查德·约翰·罗伯茨的研究改写了教科书,彻底改变了这种观点。他们的研究发现,基因在DNA上的排列是不连续的,是“断裂”的,中间被“内含子”隔开。这一发现对分子生物学研究以及生物进化论的进一步完善具有重大的意义。两位科学家共享了1993年的诺贝尔生理学或医学奖,那么,在这背后又有哪些鲜为人知的故事呢?

  出乎意料

  1989年,在得知托马斯·罗伯特·切赫(发现RNA不仅具有携带遗传信息的功能,而且还具有催化功能)获得了该年的诺贝尔化学奖之后,菲利普·艾伦·夏普以为他的研究再也不可能得到诺贝尔奖了。他因此郁闷了很久。夏普如此考虑也并非完全没有道理,他和托马斯是冷泉港实验室的同事,两人因为相近的研究,曾经一起获得过不少奖项,包括1988年,二人共享了美国版诺贝尔奖——Lasker奖。

【诺奖中的“基因”】基因“断了”,还有用吗?

菲利普·艾伦·夏普

  直到1993年的哥伦布日的到来,在马萨诸塞州当地,哥伦布日是当地最为重要的节假日之一,菲利普原本打算睡个懒觉再去工作。清晨6点,“叮铃铃,叮铃铃”,他家的电话铃声将他吵醒。迷糊中的他突然清醒,热血涌上心头,他带着激动的心情接听了电话。果然,电话来自瑞士,工作人员告诉他好消息,“菲利普先生,恭喜您,您获选今年的诺贝尔生理学或医学奖”。在接受采访时,他笑称“对方还问我是否有理查德·约翰·罗伯茨(和他共享当年诺贝尔奖的科学家)的联系方式,但是我当时已经被喜悦冲昏了头脑,完全不能思考了,所以我当时给我的同事打电话,让他们帮我找到理查德的联系电话,那一天简直是我人生中最幸福,也是最忙碌的一天”。的确,随后一整天的时间里他都在忙于开新闻发布会,回答记者的问题,以及拍照。

  诺奖之路

  1944年,菲利普出生于肯塔基州的农村,因为在农场长大,所以他对生物尤其感兴趣,从小学开始他就痴迷于生物和数学。虽然这个家庭并不富裕,但是菲利普的父母非常支持勤奋好学的他进入大学继续深造,他们通过养牛和种烟草攒够了他上大学的学费。

  因为种种原因,菲利普只被全美排名100以后的联合学院录取,但并没有影响他对生命科学的追求。他主修了化学与数学,随后在伊利诺伊大学进行研究生的学习,研究DNA的结构。然而,这种偏向物理化学的研究并不是菲利普感兴趣的方向。1966年,22岁的他慕名来到了冷泉港实验室,他积极参加各种论坛,从中找灵感,终于,一次激烈的讨论后,他意识到自己最感兴趣的研究方向是“分子生物学和遗传学”。随后,他加入了诺贝尔奖得主詹姆斯·杜威·沃森(获得1962年诺贝尔生理学或医学奖)的实验室开展博士后工作,研究病毒的基因组。在这里,年轻的菲利普学习储备了很多前沿的知识,为将来的突破性的科学研究打下了良好的基础。

  1971年,菲利普被麻省理工的癌症研究中心(现名柯克综合癌症研究所)聘用,独立开展研究。也正是在这里,他的工作获得了诺贝尔奖:1977年,一次实验过程中,他和同事偶然发现,病毒细胞的细胞质中并不存在长的RNA。菲利普敏锐地抓住了这一现象,并大胆的推测可能长链RNA被加工成短的RNA了。随后,他利用最新的实验技术开始钻研求证,证明了原核生物细胞内的基因是不连续的,并且上述现象不仅局限在病毒和细菌当中,而是广泛存在于包括人类在内的高等生物体内。他们发现DNA上的基因是“断裂”的,中间包含“内含子”,随后,这项工作获得了1993年的诺贝尔生理学或医学奖。

  “断裂基因”的发现不仅改变了教科书、加深了人类对进化的理解,它对有关遗传病和癌症的研究也具有很重要的意义。由于“断裂基因”含有内含子,生物可以通过不同的剪接方式来调节基因的表达,产生不同的蛋白质,以适应不同环境的需要。一旦上述剪接过程发生故障,就会出现癌症或者遗传病。著名的“地中海贫血病”就是内含子与外显子接合区发生了突变,导致正常的剪接机制发生故障而发生的疾病。此外,菲利普的研究也为癌病毒导致原癌基因活化提供了理想的模型。

  不安分的菲利普

  虽然菲利普是一位科学家,但他的内心有更多的“渴望”,他希望能够将自己的研究应用于医疗,造福人类。1978年,在麻省理工癌症研究中心站稳脚跟以后,他就和朋友建立了Biogen生物技术公司。随后,2002年他又参与组建了奥尼兰姆制药公司。2006年,参与组建了Magen生物科学公司。

  当有人问他为什么如此热衷于科学技术转化时,他回答说,他一直以来都非常关注癌症患者的需求,在与这些患者进行深入交流和了解后,他意识到患者有非常迫切的需求将最新的科技应用于自身的治疗。他补充道:作为一名优秀的科学工作者,需要保持敏锐的嗅觉,发现患者的需求,并且通过科学研究来解决背后的科学难题。

  除了积极投身于科学技术的转化,菲利普利用自己和美国娱乐产业基金会(Entertainment Industry Foundation)的关系,发起“直面癌症”倡议,组建“梦想团队”,将来自不同部门的临床医生和基础研究科学家聚在一起,开展讨论。如果有些医生或者科学家不愿意开展合作研究,他会“强迫”他们进行合作。2014年,在菲利普的提议下,基金会设立了“菲利普创新奖”,奖励参与合作的科学家们。同时,菲利普自己出资在他毕业的高中设立奖学金,奖励优秀的高中生,并且承担他们4年的大学学费。

  菲利普·艾伦·夏普就是这么一个“不安分”的科学家,他的开拓创新、坚持不懈、知恩图报的精神值得全世界科研工作者的学习。

  出品:科普中国

  作者:徐乐天(湖北大学生命科学学院副教授)

  监制:中国农学会 光明网科普事业部

【诺奖中的“基因”】基因“断了”,还有用吗?

[ 责编:赵清建 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • “黑科技”守护铁路行车安全

  • 冬游“神州北极”漠河

独家策划

推荐阅读
为揭示东亚古人类的技术智慧与演化脉络提供了关键证据。
2026-01-30 09:37
中国气象局29日发布《2025年中国风能太阳能资源年景公报》。公报显示:2025年,全国风能资源为正常年景,全国太阳能资源总体为偏小年景。
2026-01-30 03:30
想象一下手电筒的光:柔和而四散,照亮着前方。激光,就像一束训练有素的光——所有光粒子步调一致,朝着同一个方向前进,能量高度集中。这种特性让激光能完成普通光做不到的“精细活”,从超市扫码器到医院手术刀,从光纤通信到舞台灯光秀,背后都有它的身影。
2026-01-30 03:30
激光技术被誉为20世纪“四大科技发明”之一。聚焦真空紫外非线性光学晶体材料领域基础研究和关键核心技术,中国科学院新疆理化技术研究所(以下简称“新疆理化所”)潘世烈团队成功研制出氟化硼酸铵(ABF)晶体,首次实现直接倍频真空紫外激光158.9纳米输出,创造了该领域世界最短输出波长纪录。相关成果于29日在国际学术期刊《自然》发表。
2026-01-30 03:30
开慧镇党委书记杨骏介绍,依托科技小院,全镇形成科技养殖示范点5处、示范户24户,带动村民增收1800余万元,并发展起梅花鹿、鹌鹑等特色养殖产业。在博乐市区西南方向四五公里处的荒漠化草原上,科技小院还开辟了200多亩的试验场,将这里作为科研攻关的第一线。
2026-01-30 09:17
科研人员将种子放入冷库储存。例如,千年种子库与中国西南野生生物种质资源库就通过人员交流、技术培训、资源备份、联合研究等,共同推进生物多样性保护。
2026-01-30 09:16
寒冬时节,云南省元江哈尼族彝族傣族自治县龙潭社区番荔枝种植基地里却热火朝天,一颗颗“冬日限定”的番荔枝被采摘、装箱,销往全国各地。
2026-01-30 09:14
“相对拥有百年历史的《科学》,《工程》才走过第一个十年。未来十年,我们要争取与世界顶级刊群比肩。”周济表示,这条路需要时间,以及学术评价观念、出版生态与国际化运营能力的协同推进。
2026-01-29 02:45
工业和信息化部28日公布,2025年,我国通信业实现平稳增长,产业结构持续优化,用户规模实现量质双升,5G、千兆等新型信息基础设施建设加快部署。
2026-01-29 02:55
中国科学院物理研究所近日发布《2025年度REBCO高温超导带材战略研究报告》(以下简称“报告”),这是国际上首份针对高温超导带材发展的系统性战略报告。
2026-01-29 02:55
2025年,山东省实现地区生产总值10.3万亿元,比上年增长5.5%。亮眼的成绩单,离不开创新动能持续发力。齐鲁大地上,科技创新和产业创新融合发展成果正在厚积薄发,新质生产力加速崛起,转型动能持续增强,高水平创新型省份建设的目标正在逐步实现,向着“十五五”征程稳步进发。
2026-01-29 02:45
近期,多家外国科技公司宣布计划将人工智能及数据中心送往太空,引发了科技界的热烈讨论。这一看似在科幻电影中才会发生的场景,已逐步从设想转变为现实。
2026-01-29 02:55
手机厂商将投入更多精力,通过形态变革、差异化外观设计、联名合作等,更好地满足用户的情绪价值需求,激发消费者购买欲望。
2026-01-29 09:02
截至2025年底,全国累计发电装机容量38.9亿千瓦,同比增长16.1%。2025年,风电光伏累计装机历史性超过火电,截至12月底已超出约3亿千瓦。
2026-01-29 09:01
1月27日上午,中国科学院大学星际航行学院揭牌仪式在中国科学院与“两弹一星”纪念馆举行,标志着该学院正式成立。从“东方红一号”划破天际到“祝融号”漫步火星,中国人的航天梦从未停止。
2026-01-28 02:45
2025年,我国区域科技创新布局更加优化,三大国际科技创新中心建设进入新阶段,区域科技创新中心建设取得新成效。
2026-01-28 02:45
打破产业间的壁垒,鼓励跨领域、跨行业的融合探索,推动资源要素的自由流动与高效配置,不仅能盘活存量资源、激发增量活力,更能催生具有引领性的新产业、新模式、新动能。
2026-01-28 02:45
合肥是儿童文学作家许诺晨的家乡。合肥科学岛,是她所拥有的一座得天独厚的科学和科幻题材的“硬核基地”,由她来写量子少年这个题材,可谓“近水楼台”。《量子女孩》(中国少年儿童新闻出版总社2025年12月出版)是她献给“量子新城”合肥的一部“家乡书”。
2026-01-28 02:55
北京火箭大街展示与运控中心作为商业航天测运控中心、商业航天公共服务平台的空间载体,将为企业提供卫星运控服务和交流推介平台。
2026-01-28 09:15
水稻耐不耐旱,和叶子的厚实程度相关,这是由什么因素决定的?日前,中国农业科学院作物科学研究所水稻分子设计技术与应用创新团队发现,水稻基因组中的三个耐旱基因可以“团队作战”,
2026-01-27 02:50
加载更多