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开创人类细胞遗传学历史的蒋有兴

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发表于 前天 04:58 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
开创人类细胞遗传学历史的蒋有兴
蒋有兴用低渗方法获得的人胚胎肺细胞有丝分裂中期染色体图。就是这张图,改变了30多年来人们的错误认识,从而开创了人类细胞遗传学的历史。
  可能稍微有点生物学知识的人都知道,在咱们的体细胞核内,一共有46条或称之为23对染色体,它们携载了一个人全部的遗传信息,决定了一个人的身高、体重、长相等全部特征。可是你知道吗,就在半个多世纪前,那时的人们还一直坚信人的染色体数是48条,直到一位年轻的华裔科学家在一次偶然的机会突然发现,原来一直统治人们思想30多年的48这一数字是错的。他的这一发现,从此开创了人类细胞遗传学的历史。他,就是著名的细胞遗传学家蒋有兴(Joe Hin Tjio)。
  崎岖人生
  蒋有兴1919年2月11日出生于爪哇岛,当时,爪哇还是荷属东印度群岛的一部分。他的双亲都是华人,父亲是一位人像摄影师,在当地开了一家照相馆。少年时代的蒋有兴一放学就跑去给父亲当学徒,一家人在荷兰殖民统治下艰难地维持生计。
  蒋有兴在一所严格的荷兰殖民学校接受早期教育,除了学习荷兰语之外,还要学习法语、德语和英语,而他的母语则是种类繁多的印尼语中的一种。1940年,他毕业于茂物农业学院,随后从事马铃薯育种工作,并逐渐成长为一名科学家。
但是,战争打断了这一切。1942年日本侵略军占领爪哇,蒋有兴被关进集中营达3年之久。因为他经常为健康状况比自己更差的难友提供医疗,常遭到日军毒打,饱受种种折磨。他曾痛苦地回忆说:“那时我只能靠为难友们编织汗衫和内裤来打发我的时间。”
  1945年第二次世界大战结束,蒋有兴搭乘一艘专门运送因战争失去家园者的红十字会船来到欧洲,住在了荷兰。“我同当年难友的亲戚住在一起,他们帮助我调整自己。从春季抵达荷兰至8月,只用了约3个月,我就能在丹麦和瑞典继续从事作物育种的工作。” 他在回忆录里曾如此说。
  蒋有兴在位于哥本哈根的丹麦皇家科学院工作了半年,然后转到瑞典的隆德大学。他所从事的植物遗传学研究工作使他进入到细胞遗传学的领域。在隆德大学,他结识了担任遗传学研究所所长的莱文(A. Levan)。在莱文的建议下,他拓展了研究范围,包括了一些哺乳类的组织。1947年,蒋有兴遇到了来隆德大学攻读博士学位的英伽(Inga),两人一见钟情,遂于1948年结婚,成为终身伴侣。
  蒋有兴出色的研究工作引起了西班牙政府的注意。1948年开始,他应邀到西班牙的萨拉戈萨(Zaragoza)主持一项植物品种改良的研究项目,着重于细胞遗传学的研究。但是,每年的夏季和节假日,他仍会回到瑞典,在隆德大学遗传学研究所继续研究哺乳类的组织。1955年圣诞假期那次开创了历史的发现,就是在这种情况下获得的。
  1957年蒋有兴移居美国,随后到科罗拉多大学攻读博士学位。1960年,他一毕业就受邀到美国国立卫生研究院(NIH),从事白血病和智力低下的研究。此后,他就一直在NIH工作,到73岁时退休,但仍在实验室工作至1997年。
  当被问及长期在NIH工作的感觉时,蒋有兴的回答是:“沮丧。”显然,他对自己后半生的研究工作并不满意。2001年11月27日,蒋有兴病逝于美国马里兰州,享年82岁。
开创历史
  人类染色体数目的确定经历了十分曲折的过程。自1879年阿诺德(J. Arnold)最早检查人染色体以来,一直到20世纪20年代,关于人染色体数目的报告自8~50以上不等,最常见的报告数目是二倍体细胞24,单倍体细胞12。造成这样五花八门数目的原因,主要是因为当时观察生物染色体的方法是“切片法”,就是将组织经固定后包埋在石蜡块中,切成薄片,置载玻片上染色后在显微镜下观察。在某一切面上,一条长而弯曲的染色体可能会因为多次被切到而呈现为几条染色体,一条短染色体也可能没有被切到而不出现在这一切面上。这一时期最引人注目的是1912年冯·威尼沃特(H. von Winiwarter)的工作:他选用了4名男性的睾丸组织,经固定、包埋后,切成厚度为7.5μm的切片,有32个精原细胞的有丝分裂可用以计数,其中 29个细胞的染色体数为47;他又在一个4个月的胎儿中发现3个卵原细胞的有丝分裂,其染色体数为48。他因此认为,人类的性别决定机制是XX/XO。
  1921年,贝林(J. Belling)创立了“压片法”——将组织经固定后置于载玻片上,盖上盖玻片,再用拇指轻压而使细胞摊开——可以在显微镜下观察比较完整的细胞。 1922年,著名的美国细胞学家佩因特(T. S. Painter)用该法检查了3名男性的睾丸组织。他确认人类二倍体细胞的染色体数是40多条而不是20多条,同时还确认了人类的性别决定机制是 XX/XY而不是XX/XO。最初他不能肯定人类二倍体细胞的染色体数是48还是46,似乎更倾向于46,因为他曾宣称“在迄今研究过的最清晰的赤道板上只数出过46条染色体”。但到1923年,他转而坚持是48条染色体。从那以后的32年内,所有生物学家都承认佩因特提出的48条染色体,并写进了所有的生物学教科书中,无人怀疑。徐道觉于1952年发现用低渗溶液预处理可获得分散极佳的染色体,尽管那时的观察手段已改进为显微摄影技术,可以直接显示显微镜下的真实图像,避免了观察者手绘图像可能造成的误差,但他却仍不怀疑48条染色体这一结论。
  1955年夏,莱文到美国作短期研究。他在制备人肿瘤细胞染色体时学会了低渗方法并将该方法带回瑞典。这一年的圣诞假期,蒋有兴按惯例来到莱文的实验室。他决定把低渗方法应用于观察人胚胎细胞染色体。他在操作方法上又作了一些细微的改进,如略微缩短低渗溶液预处理的时间,力求使染色体的分散更适合于计数。1955年12月22日一早,蒋有兴在显微镜下观察4个胎儿肺组织的染色体,清清楚楚地数出了使他自己都大感意外的染色体数:不是已统治了 32年之久的48,而是46。他根据这一惊人观察结果写成的论文“人类的染色体数”迅速地被发表在1956年1月26日出版的《遗传》杂志上并震惊了世界。这一新的结论很快得到英国细胞学家福特(C. E. Ford)和哈默顿(J. L. Hamerton)的进一步证实:他们检查了3名男性的睾丸组织,在精母细胞中都数出是23个二价体,即23对同源染色体。同时,莱文实验室的另3名科学家告诉蒋有兴,他们于1955年秋研究一份人胎儿肝细胞的有丝分裂时曾反复数出是46条染色体,但当时他们认为制备的玻片标本还不够完美,所以没有写成论文发表。随后又有一些实验室分别发表了与蒋有兴相同的观察结果。生物学家终于弄清了人类染色体的准确数目,从而开始了人类细胞遗传学的历史。蒋有兴后来回忆说:“46这一数目完全是一个意外的发现,这就好像是意外发掘出珍宝一样的好运。”
  论文发表后,欧洲各地纷纷邀请蒋有兴作学术报告。在丹麦哥本哈根作报告时,听众中有一位法国儿科医生勒琼(J. Lejeune)。勒琼接诊过不少唐氏综合征的患儿,但一直找不出病因。听了蒋有兴关于人染色体能精确而清晰地被计数和特征描述的报告后,勒琼想到唐氏综合征的病因会不会是由于染色体出了差错。1958年,他连续检查了3名患儿,非常惊讶地发现他们的细胞染色体数都是47条,即现今编号为第21号的染色体不是1对而是3条,称为21三体。在经过共9名患儿反复确证唐氏综合征与21三体的关联后,勒琼于1959年1月发表了他的研究论文。紧接着,又有一些实验室陆续报告了13三体、18三体、X单体、XXY等染色体异常及其所关联的疾病,从而开创了医学的一个新领域——医学细胞遗传学。
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