基因与诺贝尔医学奖的结缘

  百年诺贝尔医学奖的第三个特点是从50年代以后,大部分获奖者的成果大都与基因研究有直接或间接的关系。基因理论是现代生物医学的基本理论,如同原子理论是化学和物理学中的核心理论一样。了解并阐明基因既是发展包括生物医学在内的多种学科的前提,也是推动多种学科发展和造福人类的原动力。从1958年到如今的诺贝尔医学奖,直接与基因理论相关的成果获奖就达17次之多。而且从本世纪以来,共有38位科学家因研究DNA而获得诺贝尔奖。对百年诺贝尔医学奖的统计也表明,几乎有一半的获奖是与基因有关。

  最具代表性的是基因理论的确立和DNA双螺旋结构的构建与证明都获得了诺贝尔医学奖。美国生物学家摩尔根早在1910年就发现果蝇中的一种白眼突变体与性染色体(即DNA)有某种密切的联系,因而提出基因的基础是在染色体上。在不断研究和发现的基础上,摩尔根写出了《基因论》并绘制出了人类第一张基因图谱,其基本概念是基因在染色体上像念珠一样以线性方式相联。由此他独自获得了1933 年的诺贝尔医学奖。

  195345日,莫里斯 · 维尔金斯和罗沙林 · 富兰克林在英国的《自然》杂志刊登了一篇不同凡响的文章,内容是他们采用X衍射技术发现DNA是一些长分子链,它们的排列是呈双螺旋状。后来美国科学家沃森和英国科学家克里克又在研究中证明DNA中的分子——四种碱基腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶是成双成对地排列在交互缠绕的两股多核苷酸长链上,他们据此认为DNA分子是一种双螺旋结构(由两条互相缠绕的多核苷酸长链组成,脱氧核糖和磷敢排列在每条链的外侧,而四个碱基对则排列在内侧),由此建立了DNA双螺旋结构的理论。也由此,维尔金斯、沃森和克里克获得1962年的诺贝尔医学奖(育兰克林因病去世未能获奖)。

  此外,从20世纪80年代中旬到20世纪末,所有重大的关于基因研究的成果都获得了诺贝尔医学奖。而所有重大的关于基因研究的成果都可以分为两类,一类是对基因奥秘的探索,另一类是运用基因的原理和奥秘去征服疾病,维护人的健康和保护生命。

  1987年,在美国马萨诸塞州理工学院工作的日籍科学家利根川进因研究人的抗体基因而获得该年度的诺贝尔医学奖。利根川进的研究提出了人类疾病的新概念,几乎人的所有疾病都与基因受损有关;而人和生物抗御疾病的手段是机体内抗体的多样性。利根川进匍明了抗体合成的基本原理,即抗体合成是基因重排、基因段的多重拷贝和体细胞的突变。这些因素造成了抗体多样性。他的发现有助于从基因水平上去解释疾病如癌症,探索生命并保护生命。

  1989年美国加利福尼亚大学的米切尔 · 毕晓普和哈罗德 · 瓦姆斯因发现癌症的某种发病机理而获得该年度的诺贝尔医学奖。他们的发现表明,致癌基因是从细胞基因(前致癌基因)衍生的。几乎每个肿瘤病毒致癌基因都是从正常细胞基因衍化的,而这些前致癌基因在正常细胞中是有活性的,它们参与了细胞信息的传递、细胞生长和分化。癌的产生是某些细胞基因异常活化而导致突变,细胞基因的异常活化又是被致癌物激活而引起的。

  美国华盛顿大学教授艾德蒙德 · H · 费希尔和爱德温 · G · 克雷布斯获得了1992 年的诺贝尔医学奖,因为他们发现了细胞-蛋白调节中的关键酶,即蛋白激酶。这种酶与蛋白合成、细胞代谢、呼吸和激素的应激反应都有关系;而蛋白合成就是基因的复制与表达,因而这一研究成果也与基因有关。

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  美国马萨诸塞技术研究所的菲力浦·夏普和马萨诸塞新英格兰生物实验室的理查德·罗伯茨则获得了1993年的诺贝尔医学奖,原因是他们发现了断裂基因"。他们证明个体的基因并非总是像一个连续的信息带一样与DNA链并列存在,也有一些无意义的DNA片断存在于有效基因的序列之间,而且同一个DNA可以被拼接成不同的方式以产生不同功能的蛋白。基因的断裂还说明,基因的每一个片断可能与一种蛋白的某一特殊亚功能相对应。只要使这些DNA片断(基因)移动并重新组合或交换基因之间的片断就可以产生不同功能的新蛋白质(基因的基本功能之一就是为蛋白分子编码)。

  1995年的诺贝尔医学奖,更是与基因有重要的直接的联系。该年度的医学奖授予了美国加利福尼亚技术学院的爱德华德 · 刘易斯、德国马克斯普朗克发育生物研究所的克里斯汀 · 纽西雷林 · 沃尔哈德和美国普林斯顿大学的埃里克 · 威斯查斯。他们对果蝇胚胎发育的研究发现,至少有15种基因控制早期胚胎的形成,而且这些基因中包括生物个体突变时消除身体某些节段的基因。而且刘易斯还发现,同源变异是由基因突变引起的,由基因组成的四种遗传因子控制着胚胎前后或上下部分的发育,即果蝇的头、身体和尾部都由特定的基因控制而发育。每种基因都控制着一个特定的区城,而且这些区域是相互覆盖着,因此一定的区域是多种基因控制的。若某一基因停止活动,就会导致同源变异。他们的研究还表明,果蝇和人的基因有很大的相似性,这为揭示人的基因和胚胎发育创造了条件。

  第二个方面,从基因研究的应用来看,较大的成果比较少,但也有获得诺贝尔医学奖的,例如1988年的诺贝尔医学奖。该年度的诺贝尔医学奖授予了黄国科学家格特普德 · 埃里昂、乔治 · 希钦斯和英国科学家杰姆斯 · 布兰克,因为他们根据基因复制合成的原理研制出了一系列抗癌新药,对保护人的健康起到了积极的作用。他们研制的药物抗癌的原理就是抑制癌细胞DNA的合成,因为这些药物能特异性地阻断核酸通道中的关键酶,从而阻止癌细胞的核酸复制合成,例如6-巯基嘌吟、硫唑嘌呤等药物。

  50年代后基因研究屡屡获奖说明,对基因的研究是社会和人们所迫切需要的,而且这些研究成果得到了社会和公众的认可,无论是断裂基因的发现还是胚胎发育中的基因控制发现,也无论是制造针对基因复制原理的抗癌药还是未来看好的基因疗法,它们的目的都是抗御疾病、促进健康和保护人的生命。而从社会的认可来看,这些成果都极少牵涉人类社会的根本伦理问题和法律问题,因而也极少可能会把人推向另一个深渊或彻底毁灭人类。

  诺贝尔医学奖的教训和遗憾

  尽管在百年诺贝尔奖的历史中,它的科学奖(当然也包括医学奖) 98%以上都是正确的,而且其主流是肯定和表彰促进人类健康和保护人类生命的重大成果和贡献,但是其中也游荡着盛名之下其实难付甚至欺世盗名的幽灵,同时也存在并不公正的种种遗憾。

  遗憾  诺贝尔医学奖的遗憾有多种表现。科学家朱克曼曾对诺贝尔科学奖的颁奖作过一种评价。他认为:诺贝尔奖金只是授予那些收获者,而不是那些播种者;只给予那些继承者,而不是创始者。例如,与维尔金斯、沃森和克里克共同发现并构建了DNA双螺旋结构的富兰克林因患癌去世而没有分享1962 年的诺贝尔医学奖。但是诺贝尔医学奖评委会说这是他们的规矩:诺贝尔奖只发给那些为人类和社会发展做出了极大贡献并且在世的人。

  1923年的诺贝尔医学奖结果也相似。当年的获奖者是加拿大的医学家、生物化学家弗雷德里克 · 格朗特 · 班廷和英国的医学家、生物化学家约翰 · 詹姆斯 · 里卡德 · 麦克劳德,因为他们发现了胰岛素。然而世界医学、生物和化学界认为,麦克劳德几乎与胰岛素的发现无关,而且医学界公认最早发现胰岛素的是罗马尼亚的科学家N · 帕包列斯库,他的发现比班廷早6个月,而且是自己独立发现的。当人们提出对这一年的获奖人的质疑时,诺贝尔医学奖评奖委员会未对此作出任何解释。因此对此唯一可能的解释只能是,评委们在做这项决定之前,并不知道或不了解帕包列斯库的工作。

  另一个遗憾是1993年的诺贝尔医学奖,英国的理查德 · 罗伯茨和美国的菲利普 · 夏普因发现断裂基因而获奖。然而另一位华人科学家周芷则是最先发现断裂基因的,但她却未能获奖。对此诺贝尔医学奖评奖委员会也“有权保持沉默”。

  诺贝尔奖评委会还有一个不能违背的“ 祖宗的规矩”,奖金只给予一项发明、发现或改进,而对理论上的创新不作评选,除非这种理论是用事实验证过的。这样达尔文的改变了人类认识自身和世界的重大理论——进化论也与诺贝 尔医学奖失之交臂。达尔文的进化论是通过许多已有的事实归纳出来的,它已经用以前的事实来加以了证明,只是没有用后来的事实加以证明,也没有预言新的事实。所以尽管它是非常重大的科学理论和发现,同样也无法获得诺贝尔奖。

  与此相似的是爱因斯坦,尽管爱因斯坦获得过诺贝尔物理学奖,但那是他的光量子理论获奖,而他的最大成果——相对论却没有获奖。

  欺骗  19958月, 瑞典的《每日新闻》发表了一篇长文,详细叙述了1986年的诺贝尔医学奖被受贿买走的内情,并认为意大利的生物学家里塔 · 莱维 · 蒙塔尔奇尼获奖名不副实(蒙塔尔奇尼因发现神经生长因子而与另一名美国科学家史坦尼 · 科恩获得1986年的诺贝尔医学奖)。原因是意大利一家叫做菲迪亚的制药公司对蒙塔尔奇尼进行包装。从开始运作到蒙塔尔奇尼1986年获得诺贝尔医学奖,该公司共支付给了瑞典卡罗林斯卡医学院诺贝尔评奖委员会14亿里拉的巨款。但是这一次诺贝尔医学奖评委会没有保持沉默,而是由评委会主席予以全盘否定。他承认菲迪亚公司当时的确是支持过神经药物的研究,同时也确实给过瑞典的一些研究人员以支持,但这和诺贝尔奖的评选是两码事,完全不能同诺贝尔奖扯到一块儿。

  1925年,丹麦的病理学家约翰尼斯 · 菲茨格声称他发现了引起癌的致病菌,称之为“癌虫”。对菲茨格的发现,诺贝尔医学评奖委员会一反要用多年的时间来验证的常态,马上将1926 年的诺贝尔医学奖授予菲茨格。然而根据菲茨格叙述的方法,没有一位科学家能重复出菲获格的结果来。时光前进了3年,终于有人揭开了这个谜团。美国科学家佩罗 · 罗斯发现了导致胃癌的3种病菌,戳穿了菲茨格的谎言。原来菲茨格做实验时给大白鼠注射的线虫并不是原来的线虫,而是从动物肿瘤中提取的致病菌。

  教训  1949年, 诺贝尔评奖委员会以大部分人表决同意的决定授予莫尼茨诺贝尔医学奖,评委们认为莫尼茨用手术切除部分大脑额叶白质的方法是对治疗精神病的特殊贡献。但是后来从疗效来看,手术切除病人的部分大脑额叶白质的方法对病人是一种严重的摧残,因为很多人在接受手术后不是成为植物人,就是成为幽灵四处游荡。

  1948年的诺贝尔医学奖授予瑞士化学家保罗 · 米勒,因为他发明了对人和动物有剧毒的有机氯杀虫剂DDT (二氯二苯三氯乙烷)。然而就在DDT获奖后十几年,1962 年,美国女生态学家莱切尔 · 卡逊在《寂静的春天》一书中详细描绘了DDT和其他杀虫剂对人类环境的灾难性破坏。当时连作为美国象征的白头海雕也因杀虫剂的毒杀而濒临灭绝;而且杀虫剂可以,积蓄在植物和动物组织里,甚至进入到生殖细胞里,以致于破坏或者改变了决定未来形态的遗传物质。

  对DDT的获奖,瑞典卡罗林斯卡医学院的评委会既没有保持沉默也没有否定,而是在1997年公开表示为1948年的诺贝尔医学奖授予DDT的发明而感到羞耻。而且对于诺贝尔评奖中的种种失误,该委员会也已表示,在今后的评奖中,应当把诺贝尔奖颁发给那些经得起实践检验的发明创造和那些没有争议的成果和发明。

  由于上述种种遗憾,也有人对诺贝尔奖发出了批评。例如,在英国就有人说,他们不能肯定是否需要诺贝尔奖金获得者比需要非常能干的实用科学家更为迫切。还有人认为,评价一所大学或一个国家的科学成就应当用它所培养了多少百万富翁来衡量,而不是用诺贝尔奖获得者的人数来衡量。

  尽管有这些批评,但是所有人都会承认,诺贝尔医学奖对保护人类的健康和生命做出了无可辩驳的巨大贡献,它的颁奖绝大部分是实事求是和正确的。因此回顾百年诺贝尔医学奖可以让我们更清楚地认识到,未来医学的基础还是生物学,而基因理论仍然是医学的核心并与诺贝尔医学奖有着不可分离的关系;而且诺贝尔奖所肯定的内容也仍然是防治人类的严重疾病和提高人们生命质量和健康水平的重大医学成果。

  同时,世人也殷切期望以后所有的诺贝尔奖包括医学奖都应该经受得起时间的考验,并极大地造福于人类,而不是给人类带来灾难。