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

  • 2025年数字丝路发展论坛新闻发布会

  • 不再遗憾!因为“这条小鱼在乎”

独家策划

推荐阅读
钙钛矿太阳能电池因成本低、效率高、易加工等优势备受关注,可应用于光伏发电、车载光伏、光伏建筑等领域。
2025-07-03 09:59
目前,对于10厘米以上大型空间碎片,航天器通常采用主动规避的策略,通过轨道调整,避开可能的碰撞路径。
2025-07-03 09:58
6月26日,中国民航局官网发布公告,提到为切实保障航空运行安全,自2025年6月28日起,禁止旅客携带没有3C标识、3C标识不清晰、被召回型号或批次的充电宝乘坐境内航班。
2025-07-03 09:56
药膳制作师既要懂烹饪,是餐厅的大厨,又要懂中医药理论知识,特别是能够作为食药物质的中药材。
2025-07-03 09:55
运动有助于健康和抗衰老。但究竟是什么让运动有这种奇效呢?我国研究团队历时6年,首次系统解析了人体对急性单次运动与长期规律运动的分子-细胞动态响应谱,揭示肾脏是运动效应的关键应答器官——其内源代谢物甜菜碱作为衰老延缓的核心分子信使,通过靶向抑制天然免疫枢纽激酶TBK1,协同阻遏炎症并缓解多器官衰老进程。
2025-07-03 05:20
近日,四川乐山一小伙感觉身体不适独自乘出租车前往医院就诊,途中开启“超强自救”模式:联系妈妈告知情况、打110报警求助、打120告知医院准备急救。如果长期处于焦虑引起的躯体化障碍状态,患者会反复出现头痛、心慌、呼吸急促、胃肠紊乱、肢体疼痛、睡眠问题等。
2025-07-02 10:06
使用人工智能大模型时,不少人或许都遇到过类似问题:它们有时会捏造细节,甚至“一本正经地胡说八道”。当“喂给”大模型的训练数据包含虚假信息时,它就会产生“幻觉”、给出错误答案。
2025-07-02 10:05
中国国际航空公司所属的国产C909客机平稳降落在蒙古国乌兰巴托成吉思汗国际机场,标志着国航首条C909国际航线正式开通。早8时许,这架C909客机从呼和浩特起飞,经过1个多小时飞行抵达乌兰巴托。
2025-07-02 10:03
农业是国民经济的基础,农业领域形成新质生产力是国民经济形成和发展新质生产力的基础和“底盘”。 农业新质生产力是通过提升劳动者素质、优化劳动资料和创新利用劳动对象,实现全要素生产率的显著提高。
2025-07-02 10:01
团队基于卫星遥感数据构建了1988年至2021年青藏高原30米分辨率人工草地数据集,明确了青藏高原主要的人工草地类型及其时空分布特征,并揭示了青藏高原人工草地的迅速扩张及其驱动机制。
2025-07-02 09:59
屠光绍认为,金融机构在应用人工智能时必须在服务投资人与消费者之间寻求平衡,避免AI鸿沟,坚守金融服务大众的初心。鲍建敏倡导构建产学研深度融合、开放共赢的人工智能金融生态体系,搭建跨机构、跨领域的协同创新平台。
2025-07-01 10:13
6月30日,2025温布尔登网球锦标赛在英国伦敦拉开大幕,引发球迷关注。在草地球场,球的速度更快且弹跳不规则,比赛回合较短,发球就成为球员们的重要“武器”。红土球场并不是天然土壤,而是分层分布着碎砖粉、白色碎石灰石、碎石等。
2025-07-01 10:09
7月1日起,医保定点医药机构在销售药品时,必须按要求扫药品追溯码后方可进行医保基金结算;2026年1月1日起,所有医药机构都要实现药品追溯码全量采集上传。步,进入国家医保局微信公众号主页,点击服务、药品追溯信息查询,进入查询页面;或进入国家医保局微信公众号消息对话页,点击医保服务、药品追溯信息查询,进入查询页面。
2025-07-01 10:09
记者从国家航天局获悉,7月1日,该局发布行星探测工程天问二号探测器在轨获取的地月影像图。(国家航天局供图)  月球全色图,由天问二号探测器的窄视场导航敏感器于2025年5月30日15时拍摄,经辐射校正处理后制作而成。
2025-07-01 10:08
龙芯中科近日正式发布基于国产自主指令集龙架构研发的服务器处理器龙芯3C6000系列芯片、工控领域及移动终端处理器龙芯2K3000/3B6000M芯片以及相关整机和解决方案。
2025-07-01 10:06
四大家鱼,即青鱼、草鱼、鲢鱼、鳙鱼,是我国重要的经济鱼类,占淡水鱼类养殖总量的“半壁江山”,尤以长江流域所产鱼品质最优。但人工养殖久了,鱼类品质逐渐下降,需要捕捞野生鱼种来更换,确保鱼类种质“基因库”稳定。
2025-06-30 04:50
FAST如今每天观测时长接近24小时,每年总观测时长超过5300小时,持续不断地为科学家提供宝贵的数据。
2025-06-30 09:52
华南农业大学积极探索应用大数据、人工智能等技术加速育种创新,“华航香银针”就是创新成果之一。
2025-06-30 09:51
在近日落下帷幕的第十五届全国周培源大学生力学竞赛中,一位特殊的“考生”吸引了人们目光。
2025-06-30 09:51
6月29日,在海南文昌卫星超级工厂项目建设现场,各方正全力以赴加快工厂投产进程。
2025-06-30 09:51
加载更多