什么是 EHEC，HUS？

EHEC 本质上还是一种微生物学鉴定特征为：Shigatoxin 1毒素阴性，Shigatoxin 2阳性，Intimin 因子阴性的目前编号为 EHEC O104:H4   的大肠杆菌 (via)。

注意，不是一些媒体中（包括某门户网站）不负责任报导的尼玛病毒。。。

偶们每天饮用水里会吃到微量大肠杆菌，人类肠道及温血性动物肠道里都会含有很多数量的大肠杆菌。。。当然，这种关系是共生的，在体内一些大肠杆菌变异或病变大肠杆菌传播导致疾病，就可以认为是寄生，甚至侵染，致命了。

HUS (haemolytic uraemic syndrome) 溶血性尿毒症是由 EHEC 导致的肾衰竭致命病症。

既然大肠杆菌这么普遍，那还怕啥？

上面也提到了，大肠杆菌是普遍存在的。但是本次的稀有 O104:H4  EHEC 很严重。截至目前（2011.06.02），德国已有 520 例HUS报道，1213 例 EHEC  报道（via），目前 WHO 也收到了来自 12 个国家（Germany, Austria, the Czech Republic, Denmark, France, the Netherlands, Norway, Spain, Sweden, Switzerland, the United Kingdom and the United States of America）的病例报告 (via)。并且一个不常见的现象是本次 EHEC 爆发，成年女性最易受到攻击。但不管怎么说，本次 HUS 的大规模爆发很严重。

历史上有过 EHEC 爆发吗？

每年世界上都有病例不多的 HUS 及死亡报告, 但远够不上一定规模的爆发。1996 年，日本爆发过最大的一次 EHEC，有超过 1 万的病例报告。

整理: DreamFreeBlog   主要参考：1, 2     其它个人博客科普:  iFrei.cn

延伸阅读:

• 无相关日志

“当你去公园散步，每个血统的狗的样子看起来是那么的不一样，但是从分子生物学的层面，我们却只发现三种不同基因的组合，造就了这么千变万化的狗的毛发特征！”，Ostrander 博士介绍道。

因此，三种基因控制狗的毛发也许能提示我们 “一些基因” 是怎样导致人类中这么多变的癌症等复杂疾病的。

# dreamfree 语：生命中类似的 “排列组合” 现象确实很神奇，这种简单几种元素的排列组合有时总是那么有效而令人叹为观止。我此时脑海中也想到了两种景象：一是病毒，比如我们生活中熟知的各种流感，之所以流感很难有特效药，因为流感病毒变异太快了，流感病毒分型很多，流感病毒的变异是否也 “借鉴”。了类似的原理呢？ 二是烹饪，我就不多说了，哈。不过如果有人笑话你不会做饭，你可以说，烹饪嘛，不就那几种玩意儿嘛！

( 消息来源：NPR News；论文出处：Science DOI: 10.1126/science.1177808 ；编译：DFB)

延伸阅读:

• 科普一下:基因与两性 (0)
• (推荐)果蝇:一个基因的罗曼史-关于fru基因的故事 (1)

在王鼎盛看来，以引用的多寡去评价期刊尚有一定的道理，以引用的多寡去评价论文就很不科学了，而以论文发表的期刊和期刊的影响因子去评价论文则更是近乎荒谬。

不能以期刊评判论文，是因为期刊的总引用中的大部分是由少数论文贡献的，因此在平均引用多的期刊中也不乏很少被引用的论文，而在平均引用少的期刊中也会有被引用不少的论文。事实上，常有获得诺贝尔奖的科学家的论文发表在平均引用不高的期刊。

看期刊更不能只看影响因子。SCI给出的期刊指标IMPACTFACTOR，在中文里被翻译成了影响因子。其实在计算的时候，它只是一个刊物在前两年发表的论文被引用的总数除以这两年的论文数。因此它反映的只是两年的影响，并不是论文的全部影响。

根据SCI数据，王鼎盛分析全世界200多种发表研究论文的物理期刊时发现，期刊总的引用＝1.5×论文数量×影响因子×半衰期(寿命)。

因此即使以总的引用作为期刊影响力的衡量标准，期刊寿命也与影响因子有同等重要的地位。然而，期刊寿命常常会被忽视。王鼎盛认为，搞科学的人应该更看重期刊的寿命。他强调，与几个先进国家的期刊相比，我国的期刊影响因子固然不高，但影响的半衰期差距更大。欧洲和日本的影响因子大约为2，与我国相近，但半衰期达到4—9年，显著高于我国；俄罗斯的影响因子和中国差不多，但半衰期却是我们的近四倍。

如果评价一项科研成就或一位科学家的贡献，就更不能只看发表了多少论文，论文在哪个期刊和那个期刊两年里的影响有多大了。最优秀的科学成就都不是以一时影响面广，而是以影响的深远取胜。比如，1905年，爱因斯坦提出的相对论，100多年后还在广为传播；20世纪40年代，物理学家黄昆提出的缺陷导致X光散射的理论，60多年后也仍然被同行所引用。这些具有开拓性的成就有一个共同特点，影响的持续年限很长很长。

科学成果不是商品，卖得越快利润越高，也不是流行音乐，要每周每月搞排行榜，更不是贺岁电影，全靠一两周的票房。在王鼎盛看来，对于科学论文，在同样的平均影响力下，影响的持续年限比两年里的影响更加重要。“一个科学发现，一篇论文的主要思想，如果只被人家注意三四年，以后不再有人注意，这大概不是一篇好的论文。”

据统计，我国国产物理论文进入国际交流圈子的数量不少，十年(1998年—2008年)累计位于第四，近几年更一跃而到第二。但短平快产品太多：短——把一篇内容扯成两三篇写；平——没有突出的创新，快——昙花一现、寿命不长。所以论文数量虽居第二，而总影响力只居第八。

曾经流行的一种人生哲学“不求天长地久，只要一朝拥有”，似乎也渗透到科学界了。“不敢说所有的学科，我们现在的物理学，追时髦的风气比较重。国人对研究论文评价时的期刊崇拜，和对评价期刊时的影响因子崇拜，不但有碍我国物理期刊的提高，而且助长了科研中的浮躁情绪。中国物理界更该提倡追求影响的持续年限，并进而追求经典。”
                                                                                                        (作者：杨纯 李大庆 来源：科技日报)

延伸阅读:

• [转]2007年大陆高校发表IF>10高水平生物医学论文统计 (0)
• SCI影响因子2010/2009下载查询 Impact Factor 2010 Excel PDF (4)
• PLoS ONE 影响因子 Impact Factor (2)
• Cell Research 影响因子再创新高, JMCB还远吗 (1)
• Cell Research 2008最新影响因子超过4 (0)

正文：在一九五零年代之前，免疫学尚未十分发达，所有尝试把甲的器官捐赠给乙病人的移植手术（或称异体移植）皆无法成功，而原因为何也不明了。移植手术最初是由肾脏移植开始，因肾有两个且解剖学构造较单纯。1936年俄国的一个外科医师佛洛诺伊（Voronov）第一次进行了肾脏的异体移植手术，但并未成功。其后另有一些医师尝试同样的手术，病人也均在短期内死亡而失败。

　　直到1954年，穆雷在波士顿成功地完成第一例同卵双生子间的肾脏移植，医学界始认识到异体移植间可能牵涉到器官彼此的「排斥」（rejection）现象，而「器官移植免疫学」（transplantation immunology）概念始焉萌芽。

　　为了解决异体移植间的排斥现象，1959年穆雷及法国巴黎的汉伯格（Hamburger），利用全身大量辐射以抑制受体的免疫攻击，他们同时在两地进行了两例成的非双生子间的异体肾移植，更进一步确认了免疫排斥的重要概念。

　　穆雷的这两项开创性工作，可能是他超越众多同伴竞争而获得诺贝尔奖的原因。后来在肾脏移植的进展上，虽另有眾多研究者的一些贡献（肾脏移植病患的存活时间正逐年提升），但皆在观念上延续穆雷的工作，而只做药物及技术上的改进而已。

　　由於尔后免疫学的发展，目前已知人体有一套很完整的免疫辨识系统，存在於所有组织的细胞表面。这一套系统就称为「主要组织相容系统」（major histocompatibility system），用以辨别所有外来异物。移植的成功与否，就决定於捐赠器官组织与受体间的主要组织相容系就是否相配。负责这一组织符合系统的是细胞表面上的一系列蛋白质，称为「人类淋巴球抗原」（human leukocyte antigen，HLA），现已知其基因位於第六对染色体上。这些基因在人与人间彼此互异，也成了免疫系统辨识你我的标记，就像每人的身分证一样。同卵双生的挛生子因承袭相同的染色体，因此，人类淋巴球抗原系统也相同，故彼此间的器官移植不会排斥。

　　人体中负责执行这一排斥任务的是T细胞淋巴球，当T细胞淋巴球发现外来的人类淋巴球抗原蛋白，马上就会受到激化，进而破坏移植体（graft）。所以当初穆雷从事同卵双生子的肾移植，以及后来以放射线破坏免疫系统而成功地进行异体肾移植，以目前免疫学的发展来说，都是一种开创性的工作，也奠定了日后移植免疫学的发展。

　　穆雷於1961年又与英国剑桥大学的卡尔尼（Calne）合作，以一种免疫抑制药物：azathioprine，成功地使用於肾脏移植患者的身上，克服了排斥的重大障碍，使肾脏移植於1960至1980年间，成了全世界各医学中心用来治疗肾衰竭或尿毒病人的重要医疗措施。1980年起，英国的卡尔尼小组又发现了一种到目前为止最理想的免疫抑制剂：环孢灵素（cyclosporin），配合血液透析技术的应用，肾脏移植成了全世界尿毒患者的新生希望。目前在捐赠器官的主要组织符合抗原配合要求，已因理想免疫抑制剂的使用而

　　比过去宽松，这些完全拜赐於移植免疫学的发展，以及新的理想免疫抑制剂的发现，穆雷等人在这方面的理论及实际上的贡献，居功厥伟。

　　肾脏移植的进展也带动了人体其他器官移植的进展，如肝、胰、心脏、肺等，其成功率也日益改善。1968年，台湾地区首先进行肾移植的台大外科李俊仁教授，也曾受教於穆雷。

　　骨髓移植的汤姆斯医师，则代表著移植医学另一大分枝的大师型人物。汤姆斯於1920年出生德州，和穆雷一样，也毕业於哈佛大学医学院，且亦工作於布利罕妇女医院。汤姆斯后来由东部搬移到西部的华盛顿大学，华大的汤姆斯骨髓移植中心自一九七○年代起，因杰出的骨髓移植，成为血液及肿瘤医师的麦加圣城。进入一九九○年代，该中心每年的进行三百五十例骨髓移植，成功率达百分之七十到八十，救活了无数白血病病人。

　　骨髓移植与肾脏及其他器官移植有一项截然不同的问题存在，使得骨髓移植变得更为复杂与困难。在骨髓移植中，因输入的骨髓细胞内即存在著捐赠者的免疫细胞，因此一旦移植成功，除了一般器官移植所发生的宿主对植体的可能排斥外，植入的免疫细胞亦会发挥辨识功能，反而攻击宿主的组织，而导致一种严重的「植体对宿主反应」 （graft versus host disease，GVHD）。植体对宿主的反应有可能严重破坏皮肤及肠胃等器官。

　　汤姆斯於1950年起，即以狗进行骨髓的移植实验。他们以药物及放射破坏狗本身的骨髓及免疫系统，而后经由静脉将另一隻狗的新骨髓滴进，这些骨髓细胞即可经由静脉而停留於破坏的骨髓中重新生长。在进行狗的实验中，他们也开始尝试於人体进行同样的实验，但在1968年以前的十多年间，所进行的近两百例骨髓移植中，只有三例存活，而这三例皆是人类淋巴球抗原完全配合的兄弟间的移植。因此，汤姆斯得到一个结论，除非捐赠者与病人的白血球抗原配合，否则骨髓移植很难成功。病人主要死於植体到宿主反应。

　　很清楚地，骨髓移植除了要应付宿主免疫系统到输入骨髓细胞的攻击外，还要克服植体到宿主反应，而后者的严重性更甚於前者，其中的关键仍是人类淋巴球抗原系统的配合与否，在这方面骨髓移植的要求比肾移植更严格，捐赠者的选择往往只限於人类淋巴球抗原配合的兄弟姊妹。

　　自1969年起，汤姆斯即採取一连串措施，以克服植体到宿主反应的发生及防治，使得骨髓移植的成功率大增。除了在人类淋巴球抗原配合捐赠者的选择外，汤姆斯更首次以methotrexate来抑制免疫攻击所引起的植体到宿主反应，以后类固醇的使用以及近年来环孢灵素的应用，使植体对宿主反应的控制更加理想，而骨髓移植的成功率也大为改善。

　　骨髓移植早期应用於再生不良性贫血及急性白血病病人的治疗，看些病人在骨髓移植技术发展以前，可说存活机会渺茫，骨髓移植目前已可拯救大部分这类病人，汤姆斯在这方面的贡献最大，得到诺贝尔奖乃实至名归。 目前骨髓移植术的应用范围已愈来愈广，包括淋巴瘤及固态肿瘤的治疗。对台湾地区而言，地中海型贫血病人的骨髓移植更是一大进展。至九○年代初期，台湾地区在骨髓移植方面亦已有台大、荣总及三总等单位在进行。

                                                                                                               摘录自 「诺贝尔的荣耀：生理医学桂冠」

延伸阅读:

• 科普一下:器官移植简史(转) (1)
• 科普一下:抗生素简史-没有硝烟的战场(转) (0)
• 科普一下:基因与两性 (0)
• 世界科技史之生物学部分 (0)
• (推荐)果蝇:一个基因的罗曼史-关于fru基因的故事 (1)

1906年Zirm医生实现了人类首例角膜移植手术，他把一个因眼外伤而摘除的眼球上的角膜，移植给了一个因碱性烧伤而失明的患者，病人的视力得以恢复并终身保持，虽然角膜移植严格地说只能算组织移植，但这个成功的手术，推动了器官移植技术从实验室开始慢慢地介入到临床实践中，鼓舞了士气，因为在此之前的人类首例肾脏移植以失败告终，让人灰心。

今天，经百年来先辈们不懈地奋斗，人类的所有主要脏器—心肝肺肾胰—都已可以进行移植，甚至包含大脑中的某些神经组织的尝试性移植也已经开始探索，以提供一种缓解如帕金森氏综合征这样的中枢性神经系统疾病的新方法。

18世纪的欧洲，由笛卡尔所倡导的二元论哲学日益深入人心，二元论哲学虽然保留了灵魂的特殊性，但它毫无疑问地将人的身体和机器放到了等同的地位，这种新的生命哲学观，极大的促进了对生命现象的研究，并直接催生了器官移植的惊人想法，就如同修理损坏的机器一样，也许我们也能同样修补人体，只要及时更换失效的器官。从有文献记载的1824年赖辛格(Reisinger)首次设计出了角膜移植术，并成功地给鸡兔施行了异种角膜移植算起，从美好的理想到成为现实，人类花费了100多年时间探索，克服了重重障碍，这其中主要的突破都发生在20世纪。

所有器官都依赖血液带来的氧气和营养才能生存，正是由于这个原因我们的身体才需要一个遍布全身的血液循环系统，要进行器官移植，首先需要完美的血管吻合术，这项技术被美籍法国外科博士阿历克西斯•卡雷尔完成，他因此常常被认为是器官移植领域的真正创始人。

卡雷尔不满于法国外科学界的保守风气，这种不满在法国总统遇刺因大失血而死时达到顶点，他出走加拿大并最后定居美国纽约，由于他无法在美国获得医师执照，被迫告别了外科医生生涯进入新创建的洛克菲勒医学研究中心，历史证明美国拒绝给他医师执照的决定十分英明，进入实验医学研究领域的卡雷尔对医学的发展作出了让人无法忘记的巨大贡献。

他完善了血管吻合手术，由此开创了显微外科新领域，并且利用这项技术在1905年成功的把一只小狗的心脏移植到大狗颈部的血管上，并首次在器官移植中缝合血管成功。小狗的心脏持续跳动了两个小时，直到血栓发生而停止。这项惊人的成就在当时无人关注，虽然他因血管吻合技术荣获1912年诺贝尔医学和生理学奖，但那完全是因为他的一次非法行医。 在他的助手兰伯特博士的强烈要求下，首次利用血管吻合技术通过输血拯救了兰伯特博士的女儿，一个出生仅数天的婴儿，要知道那时候血型的秘密仅仅只有几个人知道，只能说兰伯特博士的女儿十分好运。而对器官移植必不可少的血管吻合术，在临床上首先用于输血领域，直到更方便廉价的输血方法出现后才退出。但1912年的获奖以及在输血领域的应用，促进了血管吻合术的传播，同时正是由于输血的大规模临床实践，促进了有关血型的研究和知识传播，让器官移植实验研究克服了外科技术上和血型的障碍。

虽然巴斯德早就开始利用免疫系统的抗体生成能力，成功制作了狂犬病毒的疫苗，但人们长时间认为免疫系统的功能就是抵抗微生物的侵袭。直到器官移植的兴起，才促进了免疫学家认识到免疫应答是既可防御传染和保护机体，又可造成免疫损害和引起疾病的一个生物学过程。1960年诺贝尔奖获得者梅达沃(P．Medawar)发现了免疫防御系统在对移植物排斥中的作用。几乎同时，多塞(J．Dausset)发现了人类的主要组织相容性复合体而获得1980年诺贝尔奖。免疫是生物体对一切非己分子进行识别与排除的过程，不幸的是除了同卵双生以外，所有移植进患者体内的器官都是被排除的对象。

经过几十年在动物身上做的各种器官移植实验，许多研究小组积累了大量器官移植手术的经验和文献，但由于难以克服免疫系统的限制，第一例人类器官移植手术似乎遥遥无期，甚至许多人怀疑器官移植在人身上根本就行不通，即便己经有了动物实验的证据。1954年，美国波士顿的一个晚期肾炎患者，改变了历史，因为他幸运的拥有一个同卵双胞胎兄弟。

约瑟夫•默里(Joseph Murry)医生牢牢的抓住了这个天赐的机会，在布里格姆医院给他移植了一个肾脏，一切都非常完美，成功完成了人类首例器官移植，改变了患者和器官移植的命运，终结了投资者的顾虑，扫除了笼罩在这个研究领域上疑虑的乌云，开辟了器官移植的新纪元，也为其他器官的在人身上的移植性研究铺平了道路。事实证明，器官移植技术完全可以在人身上应用，只要我们能够找到克服免疫系统对移植器官的排斥就行。按照今天的眼光看来，这次手术的象征意义远大于其实际价值，首先拥有同卵双胞胎兄弟姊妹的人微乎其微，而且肾脏是人体唯一拥有两个，但只需一个就可以维持生命的器官。如果找不到克服免疫排斥的方法，器官移植就只能停留在实验室中，无法真正进入临床实践。
在这种尴尬的局势下，有人想到了核辐射的巨大威力，这是因为广岛和长崎的许多幸存者，发生了各种免疫损伤，他们据此提出一种在理论上十分具有吸引力的方案，首先利用辐射杀死需要接受器官移植的患者的骨髓造血细胞，同时用器官提供者的骨髓重建受者的免疫系统。但采用这种处理的动物手术无一成功，以至于1960年的BMJ（British Medical Journal,英国医学杂志）哀叹到“由于免疫学原因，同种肾脏移植可能注定要失败。”

不过哀叹尚未结束，卡恩(Calne)就发现如果在狗的肾移植中使用抗肿瘤药物6-硫基嘌呤，可以提高存活率，遗憾的是6-硫基嘌呤的副作用实在过于巨大，后来在临床中停止使用。不过这个发现掀起了一股采用药物抑制免疫系统的高潮，很快在1962年，副作用更小的硫唑嘌呤代替6-硫基嘌呤在临床上开始广泛应用，同时，肝脏移植创始人Starzl发现，常用于抑制炎症的强地松如果联合硫唑嘌呤使用，可以使肾移植的成功率大幅度提高，这项发现使得肾脏移植技术真正成熟。

但这两种药物的免疫抑制作用是非特异的，也就是说为了抑制引起移植排斥的淋巴细胞，它们不加选择的杀死或抑制大量与移植排斥无关的淋巴细胞，而这些细胞对于防止感染、监视恶变细胞具有非常重要作用。因此很多患者虽然得到了新器官，但最终却没能躲过由抗排斥治疗导致的感染和肿瘤。除了肾脏移植以外，其他器官移植的效果都十分糟糕，所有人都意识到，如果不能找到一种特异性的只抑制和移植排斥相关的淋巴细胞的药物，器官移植这项美妙的技术无法普及。

生命医学领域中经常有无心插柳柳成荫的故事，谁也想不到千呼万唤的特异免疫抑制药物，来自于一种抗真菌药物的副作用。1976年，瑞士山德士药厂的Broel意外发现一种用于抗真菌的治疗药物具有免疫抑制作用，这种药物来自于霉菌酵解产物里提取的一个环状小肽（环孢素A）。这个报导吸引了英国剑桥的R.Calne的注意，他立刻意识到这种副作用，也许有望成为一种新的专用于免疫抑制的药物，因此他将之用于他的动物器官移植实验，以检验这种药物的潜力。两年后，他将其成功的用于临床肾脏移植和骨髓移植，所取得的效果，让器官移植学界为之疯狂。

今天伴随着环孢素A的广泛应用，除小肠移植外，其他器官的移植终于打破了肾脏移植一花独秀的局面，将器官移植患者的一年存活率提高到70-85％，而肾移植存活率更是高达95％以上。不少女病人术后生了孩子，有的受者术后甚至能跑马拉松。为了鼓舞接受器官移植的患者的意志，自７０年代中期，每２年还有一次世界性的器官移植病人奥林匹克运动会，而1993年6月，在加拿大温哥华的第９届运动会上，男子百米跑的成绩是11秒。同时，心、肝、肾器官移植的患者最长存活时间都已超过20年，肾脏移植患者中甚至长达36年。

伴随着科技的进步，器官移植道路上的重大的障碍逐一被人类征服，这个梦想终于成为现实，然而技术的巨大成功带来一个万分尴尬的问题，我们从哪里去得到那么多的器官。要知道除了肾脏、骨髓和肝脏之外，其他的器官是不可能从活人身上获取的，比如说心脏。而在器官移植的狂潮中，第一个引发滔天大波的正是第一例人类心脏移植。

1967年12月4日，南非医生巴纳德将年仅25岁死于车祸的安达维尔小姐的心脏移植给了一名55岁的患者，手术成功，但后续的免疫排斥使患者仅存活18天。围绕人类第一例心脏移植引发的争论沸沸扬扬，相关各方心态复杂，比如面子问题。在许多西方人看来，这项荣誉本应当属于早就致力于心脏移植的西方人，巴纳德是一个抢夺桃子的小人。时易事移，在器官移植遍地开花的今天，继续讨论荣誉问题只有老学究和道学家才有兴趣。但是我们必须面对一个严峻的问题，巴纳德医生如何判断安达维尔小姐的确已经死亡。而对于普通大众而言，这场争论的最大价值正是引发人们重新思考，在医学技术不断进步的情况下，如何界定生和死的界限。

在从前，呼吸心跳神经反射停止几乎同步，但现在可以利用技术在大脑已经死亡的情况下，维持一段时间的呼吸和心跳，这段时间对于器官移植来说却非常关键，如果不能及时地取出器官，这些本来可以用来救活其他人的器官就可能会彻底或部分丧失生机。面对这场风暴，1968年美国医学会正式提出了大脑死亡就等于死亡的新观念，并从医学角度确定了“脑死亡”的诊断标准。西方国家相继通过“脑死亡”，或以“脑死亡”为前提的器官移植法案，对器官移植的发展提供了保障。然而遗憾的是，我国脑死亡立法，虽然2002年就号称进入实质阶段，并拟定了《脑死亡判断标准(成人)》和《脑死亡判定技术规范》，但一方面公众观念难以改变，同时医生的社会形象欠佳等等因素的作用下，使得直到今天为止我国仍然没有一个相关法案，这对我国的器官移植尤其是心脏移植的发展和普及显然不利，而心血管系统疾病排在人类疾病杀手榜第一名，何去何从，值得每个人深思。(作者：逍-遥 来源：牛博网博客)

延伸阅读:

• 认识器官移植-器官移植简介及与免疫系统关系 (0)
• 科普一下:抗生素简史-没有硝烟的战场(转) (0)
• 科普一下:基因与两性 (0)
• 世界科技史之生物学部分 (0)
• (推荐)果蝇:一个基因的罗曼史-关于fru基因的故事 (1)

公元前600年以前

  传说公元前2800年前，埃及人制作木乃伊时，先对内脏作解剖处理。 据《大戴礼记·夏小正》，中国夏朝已有关于动物习性的记载。 据河南安阳殷墓出土的蚕绢，表明在公元前1200年前，中国劳动人民已经驯养家蚕，利用蚕丝织成丝绢。 公元前1000年左右，中国周朝《诗经》上记有植物名称一百余种，动物名称二百多种。 据《周礼》，中国周朝时，已把生物分为动、植物二大类，并将动植物各分为五类。 公元前640年，古希腊人泰勒斯认为水是万物之源，生命来源于水，并依赖于水。 公元前七至六世纪，古希腊人阿那克西曼德提出生命起源于泥泽之说。 

公元前600–1年

公元前六世纪，进行人体解剖，指出脑是思想和感觉器官(古希腊 阿尔克梅翁)。 公元前五世纪，医学力图摆脱迷信，重视自然疗法。古希腊人柯斯的希波克拉底研究了病危时的情态，提出四体液说。 公元前五世纪，提出四元素理论(火、气、水、土)，认为它们的结合和分离是爱和憎所引起。发现了耳蜗。指出皮肤可进行呼吸。首次提出血液流出流进说，并认为心脏是中心(古希腊 恩培多克勒)。 公元前384-前322年，提出“隐得来希”的生机论。发表《动物自然史》、《动物结构学》、《动物发生学》、《论灵魂》等书。记载了五百多种动物(古希腊 亚里士多德)。 公元前约372年，发表《植物志》、《植物起源》等书，标志植物学的创始。提出理性位于脑的观念(古希腊 锹奥弗拉斯图)。 据《山海经》，中国公元前四世纪左右的战国时代，已有近百种药物的记载。 公元前四世纪左右，中国战国时代的《扁鹊难经》有人体解剖、人体生理、病理、疗法等记载，还提及气血循环的理论。 公元前四世纪，中国战国时代的《内经》已有气血循环等生理现象的记载和尸体解剖的知识。 公元前258-前257年，从事比较解剖学和病理解剖学最早的研究(古希腊 埃拉西斯特拉托)。 公元前三世纪，进行人体解剖，改良解剖技术与用语(古希腊 希罗费罗)。 公元前三世纪，中国《尔雅》注释了诗经中的草木虫鱼鸟兽之名。 公元前二世纪，与希波克拉底的体液学说相对立，将原子论应用于医学(罗马 阿斯克勒必阿德)。 公元前一世纪，前汉后期的《汜胜之书》，是我国现存最早的一部农书，总结了我国古代旱地农业耕作知识和多种农作物的丰产技术(中国 汜胜之)。 

1-400年

    25至220年，中国《神农本草经》中记载有365种药物。 一世纪，《药剂学》五卷问世。该书集古希腊人药物和应用植物学之大成(古希腊 底奥斯柯里德)。 二世纪西汉时,指出大麻有雌雄的区别(中国 崔实)。 二世纪，医学家盖仑在解剖、生理、胚胎、病理、医疗、药物等领域均有新发现，著述也很多(罗马 盖仑)。 三世纪初，汉末华佗发明麻醉剂麻沸散，在麻醉状态下进行外科手术(中国 华佗)。 四世纪，著作医学百科辞典七十卷，与宗教迷信进行了斗争(古希腊 奥勒巴西奥斯)。 晋代的《竹谱》是最早的植物专谱(中国 戴凯之)。 304年，晋代的《南方草木状》中，分草、木、果、竹四章，列举华南植物79种，是我国最早的地方植物志。书中并有生物防治的记载(中国 嵇含)。 

401-1000年

    五、六世纪，后魏时的《水经注》内有鱼化石的记载(中国 郦道元)。 六世纪，六朝的《本草经集注》中，记有七百二十多种药物的特性(中国 陶弘景)。 六世纪，北魏的《齐民要术》中提到豆科植物肥四田的事实─即根瘤菌的作用(中国 贾思勰)。 据传七、八世纪，中国唐朝托名郭橐驼著《种树书》中，记有很多嫁接的方法 七世纪，唐朝《千金方》中记有脚气病的症状和疗法，以及用龟甲治软骨病，用羊猪肝煮汁治夜盲症等药方(中国 孙电邈)。 八世纪，唐朝《本草拾遗》中记载有很多药物知识(中国 陈藏器)。 八世纪，研究了羊、马、骆驼、野生动物和人体的生物学特性(阿拉伯 阿尔·阿斯密)。 九世纪，根据希腊和印度的知识写成《医学大百科辞典》，被认为是医疗化学的先驱(阿拉伯 阿尔·拉兹)。 九到十世纪，唐朝《酉阳杂俎》中已有涉及动物逃避敌害的方法(中国 段成式)。 十世纪，宋朝的《铜人针灸经》中，认为从夏商起就有针灸疗法(中国 王维德)。 十世纪，宋朝的《菊谱》中指出，变异可形成生物的新类型，并记有35个菊花品种(中国 刘蒙)。 十世纪，《医学经典》一书对以后六个世纪影响很深(阿拉伯 伊本·西拿)。 

1001-1500年

十一世纪，发表《眼科医学宝典》三卷，载有眼的解剖等内容(阿拉伯 阿里·伊本·爱萨)。 1078─1085年，宋朝的《埤雅》中，对265种动植物作了解释(中国 陆佃)。 1163年，中国宋朝已开始金鱼家化的遗传研究。 十三世纪，宋朝发表《洗冤录》，内容是尸体检验的各种方法，是一部较早的法医著作(中国 宋慈)。 1270年，宋代的《尔雅翼》中，有生物界生存竞争的记载(中国 罗顾)。 中国宋代的《农桑辑要》中，已有人工选择的方法和事例。 十三世纪，元朝的《农书》中，提出生物适于生长的地区因种类、本性不同而异的学说(中国 王桢)。 1406年，明代的《救荒本草》中，对许多种植物作了简要说明，并画出了414种植物的图(中国 朱橚)。 明朝刊行的《国脉民天》中，提及人工选择的原理(中国 耿荫楼)。 1493年，意大利人达·芬奇模仿鸟的结构，首次设计各种飞行器。 十五世纪末，绘制了一些比较详细的人体解剖图(意大利 达·芬奇)。 

1501-1600年

1543年，比利时人韦萨利的《人体机构》一书，批判了盖仑的解剖学。 1555年，首次将鸟类骨骼和人体骨骼作了比较，由此开创比较解剖学(法国 贝朗)。 1596年，明代《本草纲目》出版，书中记有药物1892种，附图1126幅，是科学上的重要典籍(中国 李时珍)。 1596年，明代《闽中海错疏》中有海中无脊椎动物的记载(中国 屠本畯)。 

1601-1650年

十七世纪，明朝《农政全书》中，指出植物应天时而种植的重要性(中国 徐光启)。 1628年，发表《心血运动论》，发现血液循环(英国 哈维)。 

1651-1700年

清朝康熙年间出版《康熙几暇格物论》，内有早已灭绝的古代毛象的记载(中国 爱新觉罗·玄烨)。 1660─1678年，研究燃烧和呼吸对于空气的影响(英国 波义耳)。 1665年，制成显微镜，观察到植物细胞，首次提出细胞的概念(英国 胡克)。 1675─1683年，用显微镜首次发现了轮虫、滴虫和细菌(荷兰 列文虎克)。 1688年，清朝的《花镜 》中指出植物随气温而变异，并记有植物嫁接法(中国 陈淏)。 1694年，在欧洲第一次证实植物是有性别的(德国 卡默拉留斯)。 

1701-1750年

1713年，开展了胃液消化作用的研究(法国 罗默)。 1727年，出版《植物静力学》，1733年出版《动物静力学》，将力学实验法导入生理学(英国 哈尔斯)。 1742年，中国清代出版《授时通考》，是有关农业、园艺及工业的重要著作，内有栽培植物的考证。 1742年，清代《巨田编》，有人工选择的记载(中国 帅念祖)。 

1751-1800年

1753年，提出植物碳素营养的概念(俄国 罗蒙诺索夫)。 1753年，发表《自然系统》，确定双名命名法(瑞典 林奈)。 1757-1766年，出版《人体生理学概要》，奠立近代生理学，提出应激性学说(瑞士 冯·哈勒)。 1759年，出版《发生的理论》，创立胚胎发育的后成学说(俄籍德国人 沃尔弗)。 1765年，否定生命起源的自然发生说。并在1768年，首次以蝾螈为材料，进行了动物的再生实验(意大利 斯巴兰让尼)。 1771年，首次观察到老鼠在有绿色植物的密闭钟罩内可延长生命，发现植物呼出氧气的现象(英国 普利斯特利)。 1775年，发表《人类的先天差异》，建立人类学(德国 布鲁门巴哈)。 1775年，根据头颅、面形，分人类为五大类型，开创体质人类学的研究(德国 布鲁门巴哈)。 1779年，发表(1773年发现)只有植物的绿色部分在日光下才能净化空气(荷兰 英根·浩斯)。 1780年，发明切片机，提供了显微观察生物组织的技术条件(美国 埃·亚当斯等)。 1782年，确定植物吸入二氧化碳，呼出氧气的交换现象及其作用(瑞士 辛尼比涅)。 1784年，发现人类中腭骨，证明人在生物学上属于哺乳动物(德国 歌德)。 1787-1838年，进行了植物体有机物代谢和运转的研究(英国 奈特)。 1790年，描述了植物器官的变态现象(德国 歌德)。 十八世纪末，创立组织学（体素学）(法国 毕夏)。 

1801-1850年

1801-1805年,发表《比较解剖学》讲义（法国 居维叶）。 1749-1804年，发表《自然史》共44卷，提出物种是变化的观点，并注意到器官退化等现象（法国 布丰）。 1804年，实验证明植物生长所需的碳来自空气中的二氧化碳，推翻过去认为来自土壤的看法；从纯水长大的植物证明植物中的无机物是来自土壤（法国 尼.索修尔）。 1809年，《动物哲学》一书发表，提出了关于生物进化的学说，与当时占统治地位的生物不变论进行不调和的斗争（法国 拉马克）。 1819年，发表《自然分类学基本原理》一书，提出在生物学中采用自然分类法（瑞士 德.堪多）。 1828年，发表《动物的发言》一书，创立著名的“冯.贝尔法则”，提出胚层学说（俄籍德国人 冯.贝尔）。 1830年，清代发表《医林改错》，在观察尸体的基础上，对古代的人体解剖图作了更正（中国 王清任）。 《动物哲学的原则》出版，认为外界环境的变异直接影响动物器官的变异（法国 圣提雷尔）。 1831年，首次发现细胞核（英国 罗.布朗）。 1831-1836年，达尔文乘“贝格尔号”军舰作环球考察旅行，对他后来建立生物进化论有很大意义（英国 查.达尔文）。 1833年，发表《人体生理学》，系统地总结与叙述了当时人体生理学的成就，并对神经和感官的功能提出了“特殊能量学说”（德国 约.缪勒)。 1835-1839年，记载了细胞的有丝分裂过程（德国 冯.摩尔）。 1838-1839年，提出“细胞学说”，即植物、动物均有细胞组成的细胞理论（德国 施莱登、许旺）。 1840年，提出表征头型特征的指数，并对各种头型进行命名（瑞典 辣齐乌斯）。 清代《植物名实图考》，按实物绘图，为我国十九世纪主要的植物著作（中国 吴其浚）。 1841年，发现农作物中碳、氢、氧、氮含量总大于肥料中这些元素的含量，而豆科植物含氮更大于肥料；而作物中无机盐含量总小于肥料中含量，从而认识到作物和肥料之间的一定关系（法国 鲍辛高儿特）。 1850-1855年，发现肝脏有合成肝糖的功能，并分离出肝糖（法国 贝尔纳）。 

1851-1900年

1855年，结合症状观察病人的肾上腺皮质，开始了临床内分泌学的研究（英国 阿迪生）。 认识到除豆科植物外，所有植物需要的肥料中应含氮，从而发现了自然界氮的循环。化肥已获广泛应用（英国 劳维斯）。 1857年，在德国杜赛尔道夫附近发现古人尼安德脱人的化石（德国 富洛特）。 证明乳酸发酵是微生物引起的（法国 巴斯德）。 1858年，创立细胞病理学理论（德国 魏尔啸）。 分别提出“自然选择”理论，认为物种进化是在自然选择的基础上实现的（英国 查.达尔文、华莱士）。 1859年，发表《物种起源》，奠定了达尔文进化论的基础。该书“不仅第一次给了自然科学中的目的论以致命的打击，而且也根据经验阐明了它的合理意义”，这本书“可以用来当作历史上的阶级斗争的自然科学根据”（英国 查.达尔文）。 发现血管运动神经（法国 贝尔纳）。 1861年，发现原生质是生命的物质基础，创立了原生质学说（德国 舒尔兹）。 发现大脑皮层上的语言区，并创制了多种人体测量仪器（法国 布洛卡）。 1862年，发现叶绿体中的淀粉粒是光合作用的第一个可见产物，并发表《植物实验生物学说手册》，在植物生理学的发展中引起了重要影响（德国 萨克斯）。 1863年，出版《大脑反射》，认为一切意识活动都是神经的反射活动（俄国 谢切诺夫）。 发表《人类在自然界的位置》一书，明确论证了人是猿猴进化而来的观点（英国 托.赫胥黎）。 1864年，用实验批判了反科学的生命“自然发生说”，提出机械的生命只能来自生命的“生源论”。确立消毒灭菌方法，对医疗卫生、轻工业生产具有很大价值（法国 巴斯德）。 1866年，发表《植物杂交试验》一文，提出遗传学的两个基本定义（奥地利 孟德尔）。 发表重演论，又叫生物发生律，为生物进化提供有力证据（德国 海克尔）。 1868年，在法国发现旧石器时代化石智人—-克罗马努人（法国 铁路工人发现，由拉特德检定）。 1869年，从绷带浓血中分离出去氧核糖核酸即DNA（瑞士 米歇）。 研究了胰脏的结构，发现了无管腺体–胰岛（德国 朗格汉斯）。 1871年，发表《人类原始及类择》一书，以大量材料进一步论证人来源于猿，并提出性选择在从猿到人过程中的作用（英国 查.达尔文）。 出版《人体测量学》一书，为人体测量法开辟新道路（比利时 格特勒）。 1872年，提出氧化是发生在组织中而不是在血液中的概念（德国 浦弗留格）。 1874年，出版《我们的身体形式》一书。该书就人体胚胎的形态变化提出机械的解释（德国 海斯）。 1875年，首次描述了细胞里的染色体（德国 斯脱劳伯格）。 证明受精作用是精、卵的胞核的结合（德国 赫脱维奇）。 发现了脑中的微电流，成为生物物理研究脑的基础，并引起了电生理技术的发展（美国 卡顿）。 1877年，发表《日光杀菌的研究》，是放射微生物学的萌芽（英国 唐斯、布伦特）。 1878年，发表《关于创伤传染病病因的研究》，提出各种传染病均由一定病原菌引起（德国 柯赫）。 1881年，采用病原菌毒素的接种法防治一些疾病，开创了医学上的免疫学（法国 巴斯德）。 1883年，第一次报告染色体的遗传连续性原理，及在性细胞形成时染色体出现减数现象（比利时 范贝纳登O）。 1884-1885年，证实细胞核是遗传的基础（德国 赫脱维奇、斯特劳伯格、克里克尔、魏斯曼）。 确定日光是提供绿色植物进行光合作用的能源，并证明在光能转化为生物能过程中叶绿素起着重要作用，从而说明整个生物界的能量主要来自日光（俄国 季米里亚捷夫）。 1888年，在高等动物和人体内发现吞噬现象，提出吞噬细胞学说，指出吞噬细胞在炎症过程中起着防御机体的作用（俄国 梅契尼科夫）。 1890年，发现微生物的另一大类–自养性微生物，并确定硝化作用是硝化细菌引起的（俄国 维诺格拉茨基）。 1891年，在爪哇发现直立猿人化石（荷兰 杜波瓦）。 1892年，出版《种质论》，提出种质和体质的概念和种质连续学说（德国 魏斯曼）。 发表有关烟草花叶病的论文，首次发现病毒（俄国 伊凡诺夫斯基）。 1894年，发表了一系列生物统计学的论文，奠定生物统计学的基础（英国 毕尔生）。 1895年，首次发现X射线会引起皮肤炎（美国 格拉布斯）。 1896年，发现甲状腺是含碘的组织，从而获得治甲状腺机能失调的方法（法国 卡莱特）。 发现放射线对活组织的作用（法国 昂.贝克勒尔）。 1897年，从磨碎的酵母中分离出一种酵素，开创了酶的研究（德国 布希纳）。 1900年，孟德尔原理的重新发现，开始了西方现代遗传学的研究（荷兰 德弗里斯，德国 柯伦斯，奥地利 丘歇马克）。 发现人类的A、B、O血型，建立了血液分类学的基础（奥地利 兰斯坦纳）。 提出条件反射学说（俄国 巴甫洛夫）。 通过驯化、杂交等方法，创造了300多种果树新品种（六十年内），开始了无性杂交、远缘杂交等研究，为李森科创建的米丘林遗传学奠定了基础（俄国 米丘林）。 发现海胆受精卵第一次分裂后，将两个胚细胞分开，发现各细胞可以发育成完全的成体（德国 赫脱维奇、杜里舒）。 首次将群落迁徙的概念导入生态学（美国 考尔斯）。 发现性染色体，表明了染色体对遗传性的重要性（英国 克.麦克伦）。 确立了孟德尔法则的细胞学基础（英国 萨顿）。 

1901-1910年

1901年，提出了突变学说，反对达尔文的自然选择学说（荷兰 德弗里斯）。 发现镭射线对皮肤有灼伤作用（法国 昂.贝克勒尔、比.居里）。 发表了《X射线在医学上的应用》一书，把放射治疗系统化（美国 弗朗西斯、威廉）。 1902年，提出细胞膜电位理论，以说明生物电现象（德国 尤.伯恩斯坦）。 首次获得结晶肾上腺素（德国 艾贝尔）。 发现放射线能引起癌肿（德国 弗里本）。 1903年，提出遗传学中的“纯系学说”（丹麦 威.约翰逊）。 1904年，搞清了器官形成物质存在于卵细胞的植物极内（美国 埃.威尔逊）。 1905年，发现一种无管腺体分泌物定名为荷尔蒙–激素（英国 斯塔林、贝利斯）。 提出光合作用的限制因子律（英国 布莱克曼）。 从失活的酵母在磷酸盐中恢复功能，开始认识磷酸基在生物化学各领域中的重要作用（英国 哈顿）。 1906年，第一次详细地描述了神经细胞（神经元）结构（意大利 哥尔基，西班牙 卡赫尔）。 1909年，在《精密遗传学原理》一书中首次提出基因是遗传单位的概念（丹麦 威.约翰逊）。 1910年，研究果蝇的伴性遗传，由此开始摩尔根遗传学派的工作（美国 托.摩尔根）。

1911-1920年

1911年，首先发现鸡肉瘤的无细胞滤液可以引起肿瘤（美国 劳斯）。 1912年，分离出维生素B结晶，首次提出维生素的概念（波兰 丰克）。 1914年，首次获得甲状腺素结晶，后十年确定其结构为含大量碘的氨基酸（美国 肯德尔）。 1915-1917年，发现细菌中可传播的溶解作用，由此发现噬菌体（加拿大 托特，法国 铎埃雷）。 1917年，发表《生命的起源和进化》，根据古生物学的观点提出定向进化理论（美国 奥斯本）。 1918年，在蝾螈原肠胚的交换移植实验中发现胚胎学上的“组织者”，对胚胎发育起诱导作用，描述了两栖类背唇部位“组织者”的效应（德国 斯佩曼）。 发现人工单性生殖，用简单的化学刺激代替精子，引起海胆卵的发育（美籍德国人 吕勃）。 1919年，发现人种不同血型的分布也不同（德国 赫尔兹费尔特）。 发明“瓦氏呼吸器”，对生理生化的研究有很大促进（德国 瓦特）。 1920年，发现植物的光周期现象（美国 加纳、阿拉德）。 提出氧分子的激活是生物氧化的见解（德国 瓦勃）。 发明通过酸化的途径（pH～3-4），贮藏新鲜饲料不变质的方法（芬兰 威尔坦能）。 

1921-1930年 

1922年 发表《筋肉收缩的化学及新量论》，开创了细胞生理代谢的研究工作（英国 阿·希尔，美籍德国人 迈那霍夫）。 提取出胰岛素（加拿大 班丁、自斯特）。 1924年 创立数理群体遗传学（英国 荷尔登）。 首次提取出植物激素（苏联 赫洛特内，荷兰 范恩脱）。 1925年 发现第一个南方古猿的化石（南非 达特）。 发现细胞色素，并指出其在活组织生物氧化过程中起电子传递作用（英国 凯林）。 1926年 发现赤霉素（日本 黑泽）。 首次制成结晶的尿素酶，开辟了酶化学发展的道路（美国 萨姆纳）。 发表《基因论》，使基因遗传理论系统化（美国 托·摩尔根）。 1927年 分别用果蝇和玉米为材料，第一次利用射线人工诱发突变（美国 赫·穆勒、斯塔德勒）。 开始发掘中国猿人——“北京人”，1929年12月2日发现了第一个完整的头盖骨（中国 裴文中等）。 1928年 提出植物阶段发育理论（苏联 李森科）。 1929年 在北京周口店，发现“新人”——“山顶洞人”的化石（中国 裴文中等）。 发现有杀菌作用的青霉素但尚未医用（英国 亚·弗来明）。 第一次记录人的脑电图（德国 贝格）。 发现三磷酸腺苷（ATP）（德国 罗曼）。 

1931-1940年

1931年 开始研究呼吸时酶的活动和作用（德国 瓦勃）。 1932年 提出“团聚体”概念，后为苏联奥巴林探讨生命起源时引用（荷兰 德·容）。 1935年 首次提纯烟草花叶病毒，并获得病毒体的结晶体，确认病毒能在细胞中再生（美国 斯坦来，英国 鲍登）。 1936年 发表《生命起源》一书（苏联 奥巴林）。 1937年 《物种起源和遗传》出版（美籍苏联人 杜布赞斯基）。 发现三羧基循环即Krebs循环（英籍德国人 克勒勃斯）。 1938年 发现在铁盐液中叶绿体在照光时的放氧反应，从此开始了细胞外离体的光合作用研究（英国 儿·希尔）。 分得第一个用于医药的短杆菌素，开始重视青霉素等类似物用于医药（美籍德国人 杜波斯）。 1940年 发现Rh血型因子（奥地利 兰德斯坦勒等）。 

1941-1950年

1941年，发现三磷酸腺苷（ATP）的高能键在生物体碳水化合物代谢过程中所起的重要作用，认为ATP是生命体的能源（德国 弗.李普曼)。 1943年，发表《遗传性及其变异性》（苏联 李森科）。 1943年，利用罗素的逻辑工具，建立人脑的神经网络理论（美国 麦克卡洛、匹茨）。 1944年，首次测定神经纤维直径与传导速度的关系，并据此对神经纤维进行分类（美国 厄朗格、改瑟）。 1944年，用肺炎双球菌的转化实验，第一次证明了遗传的物质基础是脱氧核糖核酸（DNA）（加拿大 爱威瑞）。 1945年，提出“一个基因一个酶”的假说，来解释基因在发育中的作用，由此开创生化遗传学和细胞遗传学（美国 比得尔、塔特姆、莱德伯格）。 1945年，发现细菌可以杂交（美国 莱德伯格）。 1948年，用C14阐明植物中二氧化碳的同化作用，到1957年进而提出光合作用的蓝图（美国 加尔文）。 1948年，发表《植物营养杂种》（苏联 格鲁森科）。 1949年，试验半胱氨酸对辐射防护的效应（美国 帕特）。 1950年，提出“新种”可由旧种突然形成的见解，引起生物学界的一场争论（苏联 李森科）。 

1951-1960年

1952年，发现病毒的核酸部分对感染起主要作用（美国 赫希、恰赛）。 1953年，首次进行了生命起源的模拟试验，通过水、氨、甲烷、氢放电，制得简单的氨基酸（美国 斯.米勒）。 1953年，根据维尔肯DNA的X光衍射资料，提出DNA一级双螺旋的分子结构模型（美国 华特森，英国 克里克）。 1953年，揭露1912年英国人陶荪（Dawson）所“发现”的五十万年前的辟尔当人化石是伪造的（英国 威纳）。 1954年，提出视觉感光的化学机理模型，并从而说明夜盲症的起因（美国 乔.瓦尔德）。 1954年，开辟昆虫激素的研究领域（英国 韦格尔瓦兹）。 1954年，首次提出三个核苷编成一个遗传密码的“三联密码说”（美籍俄国人 伽莫夫）。 1955年，利用变形虫进行核移植试验（美国 丹尼艾利）。 1955年，中国科学院海洋生物研究所首次搞清紫菜生活史，解决人工繁殖紫菜的孢子来源。 1955年，把烟草花叶病毒的二部分——核糖核酸和蛋白质“拆开”与“装配”，“装配”起来的病毒仍有感染活力（美籍德国人 弗兰克耳.康拉脱，美国 罗.威廉斯）。 1955—1956年，首次用酶促法人工合成核糖核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA）（美籍西班牙人 奥巧阿，美国 孔勃）。 1956年，用指纹法分析蛋白质，发现人类镰刀状红血球贫血症是血红蛋白中单个氨基酸的差异造成的，由此开始了人类分子病和分子进化的研究（英国 英格兰姆）。 1958年，中国首先使用针刺麻醉法摘除扁桃腺，开辟生理学和医学研究的新领域。 1958年，提出射线引起雄性不育消灭害虫，作为害虫的生物防治的新途径（美国 尼普林）。 1960年，认为核酸是记忆的物质基础，提出记忆分子假说（瑞典 许登）。 1960年，在中国广东马坝发掘出二、三十万年前的古人化石——马坝人化石。(来源：科普网)

延伸阅读:

• 认识器官移植-器官移植简介及与免疫系统关系 (0)
• 科普一下:抗生素简史-没有硝烟的战场(转) (0)
• 科普一下:基因与两性 (0)
• 科普一下:器官移植简史(转) (1)
• (推荐)果蝇:一个基因的罗曼史-关于fru基因的故事 (1)

生物学的伴侣

果蝇在生物分类学上属于昆虫纲双翅目，跟其他的只有一对翅膀的昆虫如蚊子、虻等是亲戚。实验室里养的果蝇是其中称为黑腹果蝇的一种，拉丁名为Drosophila melanogaster。其中Drosophila的意思是喜欢露水，melanogaster的意思是黑色的肚子，指幼虫腹部的一条黑线——消化道。它们偏爱潮湿环境，以腐败的有机物为食，尤其喜欢水果。夏天的水果摊边，那些飞来飞去、只有约3毫米长的红眼小“苍蝇”，就是果蝇了。

果蝇繁殖得很快，经历卵、幼虫和蛹等阶段发育为成虫，大约只需要10天，时间依温度高低有所不同。成虫爬出蛹后不到一天就可以交配，一只雌果蝇一生(也就是两个星期吧)可以产下几百甚至上千个卵。这种惊人的繁殖力，使当年摩尔根和他的学生们为了装下越来越多的果蝇而去偷附近居民家门口的牛奶瓶子，也使实验室培育和研究果蝇非常方便。

与脊椎动物特别是哺乳动物相比，果蝇足够简单，操作起来很容易。从另一角度看，它也有够复杂，很多基础生理功能与哺乳动物相似。在果蝇的1.3万个基因中，有60%与人的基因相似或相近，特别是那些关系到生长发育的重要基因。

果蝇那小小的神经系统足以让它完成一些比较复杂的行为，比如觅食、求偶、学习、记忆，过着有昼夜节律的生活。动物的行为是非常复杂、难于量化的，而且易受环境影响。剔除环境因素，将行为还原到神经乃至基因上去，从果蝇这样的生物开始，是非常合适的。

　　
嗡嗡的唐璜

果蝇是被观察得最彻底的动物之一，它们在科学家面前自然也没什么私生活可言。雄果蝇求爱、雌果蝇作出回应，这其中的过程已经被描述得极其详尽，甚至拆分成精确的“分解动作”。

这种大量繁殖、毫不珍贵的小飞虫，在性生活方面一点也不草率。在果蝇里，求爱主要是雄果蝇的事，雌果蝇只消被动地等待、选择、作出决定。雄果蝇可谓是有翅膀的风流浪子，善于彬彬有礼、温柔软款地向异性献殷勤，教对方难以抗拒。科学家说，雄果蝇这套复杂的求爱游戏可以分成6步，有着固定的程序和内容。

雄果蝇伸出一只翅膀，以特殊方式振动，向雌果蝇唱情歌
 
第一步是“尾随”，雄果蝇发现异性的存在，便追上去。然后“温柔的触碰”，用前腿轻轻地敲打雌果蝇的身体，促使对方释放出信息素——�虫的******。第三步是“唱情歌”，雄果蝇伸出一只翅膀，以特定的方式振动，发出特殊的声音。一只正常的雄果蝇，会花上两分钟来完成这前三个步骤。

在这过程中，雌果蝇会躲避，但多数时候并不是真心逃走，只是一种试探和考查。许多雌性动物都会玩这种欲迎还拒、卖弄风情的把戏，它并不无聊，而有着重要的生物学意义：考验对方的身体状况，挑选比较健康的雄性来做自己未来孩子的父亲。

第四步已经进入比较亲密的阶段，雄果蝇用它的长嘴舔雌果蝇的生殖器官。如此这般又是两分钟之后，它作出试图交尾的动作。如果雌果蝇觉得对方还可以，就进入最后一步——真正的交尾。
　
徒劳无益的变异

这一大套风流招数，雄果蝇生来就会，不需要学习。把雌雄果蝇分开培养，然后放到一起，它们马上就会进入角色，一点儿也不走样。这意味着，雄果蝇复杂的求偶仪式是“固化”在它们的神经——乃至基因里的。当然，果蝇的行为也会受环境因素影响，会由于愉快或痛苦的经验而有所改变。但比起更复杂的动物——比如说人——来，果蝇的性活动受基因控制的程度更深。

这一点最初是在1963年偶然被发现的。当时，耶鲁大学的Kulbir Gill在研究雌性不育的问题，他发现有一群基因变异的雄果蝇不仅追求异性，也追求同性，而且会回应同性的追求。而普通的雄果蝇不会主动追求同性，在被同性追求时会抗拒，拍着翅膀又踢又打。Gill为此把这个基因叫做fruity，即美国俚语里的“男同性恋”。

普通雄果蝇(右)追逐雌果蝇；而fru基因变异的雄果蝇追求同性，有时它们会连成一条链��，每一只雄蝇都追求自己前面的那只雄蝇。

由于fruity这个词粗俗无礼、有歧视意味，后来布兰代斯大学的Jeff Hall给该基因改名为fruitless，意思是“不结果子的、徒劳无益的”。这个词比较中性，因而“政治正确”，而且缩写仍然是fru。这个新名字还反映了变异果蝇的另一个特殊之处：它们无差别地追求异性和同性，但仅仅是追求而已，从来不跟任何对象来真的。这些果蝇可能发生了某种生理变化，只能进行求爱游戏，关键时刻就掉链子。

分子生物学的发展使人们得以逐渐弄清fru基因的真面目。20世纪90年代，科学家找准这个基因的位置并且克隆出了它。这个基因有14万个碱基对，在一般只有2000个碱基对的果蝇基因中，显得格外庞大而复杂。它影响到果蝇的很多生理功能，除了性活动，还有与性无关的功能。如果完全剔除这个基因，果蝇就会死掉。不过，使人们最感兴趣的，当然还是它对行为——特别是性活动的影响。

角色倒错

在发现fru基因轻度变异会导致雄果蝇变成双性恋之后，科学家又发现，如果它变异得更厉害，果蝇求偶行为就更混乱。该基因只在果蝇中央神经系统（脑和腹神经索）的约500个细胞里起作用，雌雄果蝇“解读”这个基因、制造蛋白质的方式是不一样的。斯坦福大学的Bruce Baker等人发现，如果使其中一些神经细胞不能制造fru基因的“雄性版本”蛋白质，雄果蝇就会从风流浪子变成不解风情、粗鲁无礼的蠢汉。

这些变异的果蝇跳过麻烦的步骤，匆匆忙忙地一边唱歌、一边舔雌性的身体，同时强行试图交配。通常需要4分钟的水磨工夫被缩短到10秒，结果很是不妙：交配往往不成功，即使看上去成功了，也不能使雌果蝇受精。科学家猜测，对于以繁殖为最终目标的交配行为来说，在果蝇中，是雌性的意愿在主宰一切。这些变异的雄果蝇草率的求偶行为，让雌性觉得没有吸引力，所以很难成功。

这种变异还带来另一些有趣的变化：普通的雄果蝇是很有礼貌的，如果一只雄果蝇对一只雌果蝇展开追求，其它的雄果蝇就会知趣地让开，让这两位单独相处一会儿。但变异后的雄果蝇就全不懂这些，会有好几只抓狂的雄果蝇同时追求一只雌果蝇。

在更严重的变异中，雄果蝇会变成性冷淡。它们外形跟普通果蝇没有差异，也能正常飞行，但对异性基本上无动于衷，倒是对同性有点兴趣。这显示，在雄果蝇体内，fru基因不仅促使雄追雌，还会抑制雄追雄。

fru基因会在雄蝇脑部建立一个“求爱”的回路(绿色部分)，它可以使雌果蝇对同性展开追求(小图)
 
2005年6月，奥地利科学家报告了一项更有趣、或许是决定性的实验。维也纳分子生物技术研究所的Barry Dickson及其同事发现，把雌果蝇的fru基因改造成雄性版本后，它们就开始向其它雌性求爱，方式跟一般的雄果蝇的那一套完全一样——只除了最后不能来真的。这些雌果蝇对雄果蝇不感兴趣，除非把雄果蝇也改造一下，让它们释放雌性的信息素。另一方面，如果把雄果蝇的fru基因改造成雌性版本，它们就不再追求异性，在性活动中变得被动。科学家还报告了果蝇脑部与这个基因有关的神经回路，该回路在雌雄果蝇中都一样，说明性活动差异的关键不在于这个回路的构造，而在于其功能。
　　
基因控制的行为

Dickson等人的这个实验非常重要，因为他们做到了一件非常困难的事：证明一个基因与一套特定复杂行为的联系。

控制产生特定解剖结构（比如翅膀）的基因已经得到广泛研究，但有关基因与行为的研究还很少，主要就是因为确定基因与行为的关系太难了。假如基因X使苍蝇会飞，你怎样证明呢？去掉基因X、苍蝇就不会飞，仅仅如此的话，完全可能变成类似那样的笑话：“砍掉苍蝇的腿，对它吼叫，苍蝇不会爬走，所以苍蝇是用腿来听的”。必须把基因X植入到不会飞的正常动物体内，如果这个动物会飞了，这才能证明X就是飞的基因。但是正常的苍蝇都会飞，在同一物种里没法做这样的实验。而在不同物种间做实验似乎更糟糕——把飞的基因移植给老鼠，显然并不能使老鼠会飞。

在同一物种内部，某种行为是一些正常动物会做、而另一些正常动物不会的，这样的行为只能是与性别有关的行为。所以，第一个与特定复杂行为联系上的基因，是涉及到性行为的fru基因，这并非偶然。干扰这个基因使雄果蝇不再求爱，还不能证明该基因是求爱行为的充分必要条件。经过基因改造的雌果蝇也表现出求爱行为，就具有很强的说服力了。

科学家说，fru基因看起来是一个“开关基因”，它通过操纵许多其它基因的打开与关闭，来影响动物的行为。记者和大众或许比较关心它涉及性活动的一面，比如把这个研究成果外推到更复杂的动物，比如说人类。但科学家更关注的是，一个基因就能对复杂行为产生这么大的影响，是非常令人惊奇的。类似的回路可能影响着其它行为，比如迁徙、冬眠和育儿。这些行为都很复杂，而且非正确不可，因为关系到动物本身或其后代的生存。

那么，另一方面，这里关于性活动和性取向的研究结果，是不是能外推呢？简单地外推当然是不行的，越是复杂的动物，行为越容易受环境影响。有着一个大脑子、会胡思乱想许多事情的人类，就更不适用于基因决定论了。对人来说，性活动关系到爱情、痛苦、孤独、认同感等情绪，行为异常复杂多样。

但是，在某种程度上，基因仍对我们起着不可磨灭的影响。虽然人类的婚姻和爱情已经离繁殖的原始目的越来越远，但并没有完全脱离，基因原始的驱动力还在那里。你看到一个不错的姑娘，接近她，试图引起她的注意，做出种种事业博取她的欢心，在她的窗下唱着温柔的歌。——瞧，形式上当然很不一样，可是骨子里也可算相通。

同性恋或异性恋的取向是否由基因决定，人类的情况自然也要比果蝇复杂得多。基因和环境的因素，想来都是有的，但哪一样分量更重、各因素以什么方式起作用，我们还远远不知道。此外，我们探求真相，并不是为了用生物规律来对人类行为进行价值判断。以一定程度上摆脱生物本能控制为傲的我们，有理由认为，不论性取向的根源何在，大家心平气和地平等相待，能够构筑一个更和睦、更少悲剧的社会。 (作者：碧声  来源：三思科学网 )

延伸阅读:

• 科普一下:基因与两性 (0)
• 认识器官移植-器官移植简介及与免疫系统关系 (0)
• 美国遗传学家:托马斯·亨特·摩尔根生平简介 (0)
• 科普一下:抗生素简史-没有硝烟的战场(转) (0)
• 科普一下:器官移植简史(转) (1)

自1953年，DNA奠定了其遗传物质的地位以后，几乎所有生物的机体塑造，主要由其所携带的DNA——更具体的说法是由其所拥有的基因——所决定就已成为共识。但我们对生命世界的兴趣，并不仅局限于各种生物美妙的形态，更多时候，这些自然界精灵的种种匪夷所思的行为方式更加吸引我们的眼球。虽然有时候一些奇妙的发现，让哲学家们倍感尴尬，比如196x年珍妮发现，黑猩猩会制造简单的树枝工具钓食白蚁。要知道，在此之前，人是哲学家们恩准的唯一会制造和利用工具的物种呢。
 
五十多年来，分子生物学迅猛发展，而目前所发展出的系列操纵和追踪基因的技术，已经意味着，人类正进入有希望真正回应古希腊先哲的感叹——“人啊，认识你自己”———的时代。这回响数千年的叹息中，当然包含男女之间希望了解彼此的渴求。今天我们不知不觉中，已身处深入探索先天和后天对两性差异影响的幽暗山洞之中。在基因转移和基因敲除的咒语声中，大门正悄无声息的慢慢打开，让人惊讶的信息已经扑面而至。这些新发现究竟意味着什么？也许还需要经历时间的发酵和沉淀，我们才能真正有所体会。不过在此之前，我们应该首先对此有所了解。

忠贞基因——有多少爱可以重来

只要还有人能体会爱情的滋味，那么花心就注定是文化中永恒不衰的话题，由此所引发的激烈争论根本无法统计，偏激的人甚至认为，忠贞不过是一个美好的幻觉，没有出轨仅仅是没有机会而已。但从生物学的角度上看，作为哺乳动物的一员，人类在忠贞这个问题上的实际表现，算不上太过分。要知道，据动物学家估计，就本性而言，哺乳动物中仅3~5%的物种是严格遵从一夫一妻制的，并且这个数据随着亲子鉴定技术的发展。还在令人忧心的缩水。

很少有人能真的对爱情和忠贞这样的话题无动于衷，生物学家自然也不例外。然而试图在基因水平上研究忠贞不渝，先不论是否有亵渎和基因决定论的嫌疑，怎样在数以万计的基因中找到并证实它，就是一个让人感到绝望的事。一个如此复杂的行为，也许和数以千计的基因有关，以至于我们永远都无法达成任何形式的一致。

然而，让人惊讶的是，目前科学家已经深入到这项不可思议任务的核心部分，他们找到了一些关键的基因，以及相关的大脑区域。而帮助我们破译这个秘密的主角，却是生活中通常让人感到不快的老鼠，这种啮齿类动物给我们的生活带来了无数的烦恼，它生命力旺盛，繁殖迅速，还常导致鼠患。但鼠类早就是科学研究中很有用的一种动物，比如小鼠就是一种重要的模式动物，几乎是哺乳类动物的实验代表，它们和我们共享多达八成的基因，生物学家和药理学家们在小鼠身上获益良多，每年有无数种新药的动物实验是用它来完成的，而著名的肥胖基因正是通过研究自然变异的肥胖小鼠才得以发现。

这一次帮了我们大忙的是，草原田鼠和山区田鼠。这两种田鼠极其相似，实验证实他们彼此在DNA水平上的相似程度超过99%。但虽然如此，这两种老鼠中的雄性在如何处理异性情感的态度上相差甚远。草原田鼠是坚守一夫一妻制的优秀代表，而它的表亲山区田鼠，则是专职的花花公子，他们四处流浪，永不懈怠的向雌鼠们进行自我推荐。对于渴望在基因水平上了解“爱情”秘密的人来说，知道有种生物不足1%的差别就划开了专一和花心的鸿沟，这可真是天赐的礼物。

初期的研究提示，雄性田鼠的花心与忠贞间的差别，似乎和垂体后叶加压素的释放及感受能力有关。顾名思义，垂体后叶加压素，是由垂体后叶所分泌的一种激素，并具有升高血压的能力。这种激素在许多情况下都会被大脑释放，比如性爱以后。研究发现，雄性的草原田鼠与山区田鼠的区别之一，在于山区田鼠的大脑腹侧苍白球上没有感知加压素存在的受体。同时实验发现，如果在草原田鼠交配时，使用药物阻止其大脑腹侧苍白球感知加压素的存在，那么专一的草原田鼠也成了始乱终弃的花花公子。研究至此，最终的结论已经呼之欲出，只差关键的临门一足。

1999年，社会神经生物学家拉里•杨，率先通过基因转移技术，将草原田鼠的加压素受体基因转移给其花心的表兄，使其腹侧苍白球也拥有了感知加压素存在的能力，结果此举大幅度的提高了山区田鼠的家庭责任感。看来，这个基因就像一把钥匙，打开了大脑中通往忠贞之路的大门，神经系统的复杂性再次超乎人们的预料。这项研究也因此成为科学史上第一个，仅改变一个基因就大幅度的改变了动物行为模式的杰作。

这些围绕着花心与专一的研究，激发了人们深入探索“爱情”秘密的欲望，这些兴趣在2004年结出累累硕果。成为焦点的草原田鼠也被人抓住了一夜情的现行，曾经被泛泛归类到一夫一妻制的模范动物，在两性关系上实际拥有让人眼花缭乱的复杂社会行为。而这些研究也再一次证实，加压素的分泌能力以及其受体的数量和位置，是草原田鼠拥有即隐秘又复杂的社会两性行为的基础，就自然演化的角度来看，完成这一切只需相关基因的轻微突变，这也许意味着，生命世界中众多复杂的行为背后，不一定非要有一个复杂的原因，也许存在的只是一个简单的调节阀门，只需配合无以伦比的大脑就可实现。

垂体后叶加压素如何使得忠贞成为现实的秘密之一，也已经为人所知。目前，所有的线索最终指向了，大脑中最神秘莫测的奖赏中枢。人类和田鼠同样拥有性爱后释放垂体后叶加压素的能力，以及相应的奖赏中枢。毒品正是通过影响这个中枢，才让人欲罢不能，犹如深陷爱情的漩涡。有人据此宣称，爱情是另一种毒品，但事实上这远不如说，毒品是模拟的虚假爱情，更符合事实真相。亿万年的进化，才让某些生物拥有了沉醉于爱情的能力，但有人却将之用于尝试毒品，显然这既不是大脑的错更不是爱情的错。探索一种行为的生物学基础，并不等于我们一定要认同这种行为的合理，毕竟人类拥有的理性程度是远远超越于田鼠之上的，自知者明这样的格言是我们永远也不该忘记的。

1999年的辉煌成功，激励着分子生物学家们将基因和行为关联在一起的研究欲望。两性行为成为研究的焦点，不仅仅是因为这些行为让人着迷。分子生物学家还有更现实的疑虑。他们不得不担心自己犯下一些十分愚蠢的错误，就像那个一氧化二氢的故事，我们发现在汽车的尾气中、在酸雨中、在肿瘤中都发现了它的痕迹，可是这并不等于一氧化二氢就得这些糟糕的东西承担什么责任，其实一氧化二氢就是水的别称。我们知道水为何会出现在那里，所以这只是个笑话，但如果将它换成别的我们未知的东西时，上面的陈述就很容易误导人们的判断。而两性行为则提供了一个绝妙的研究基础，在有关忠贞的研究中，亲缘关系极其密切的两个物种，具有截然不同的婚配方式。而通过基因转移的手段成功的将其行为戏剧性的扭转，让我们有充分的信心相信这个基因必定和忠贞的行为关系密切。而有关心理性别的研究遵循着同样的逻辑。

心理性别基因 ———两性苦海

虽然在大多数情况下，心理性别与生理性别协调一致，以至于大多数人不会认为这其中还有什么奥妙。因此，许多人对同性恋感到难以理解，历史上许多人对同性恋现象提出了种种猜测，然而在不明了其中的生物学缘由之前，那些猜测对于我们理解这种现象，毫无实际的帮助，这些猜测的目的往往不是为了真的解释原因，只不过是为了给歧视和偏见提供貌似合理的借口。比如声称同性恋是违背自然的，因此是不道德的等等。然而，自然创造出手，其目的决不是为了让我们用它来弹琴，但没有人会疯狂到用此来证明弹琴是不道德的。更何况，同性恋的确是自然的产物。自然界中许多生物都存在同性恋现象，并非人类独有，它并非任何邪恶思想的产物。然而如何找到与心理性别关系密切的基因，却是一个巨大的挑战。

许多研究都有一个久远的历史，早在1963年，耶鲁大学的Kulbir Gill就偶然发现一些果蝇是双性恋者，他猜测这很可能和一个基因有关系，并将其命名为fruity，即美国俚语里的“男同性恋”，毕竟果蝇不太可能接受什么邪恶的思想。Fruity这个词过于粗旷，容易引人不快，后来的研究者将其改称为fruitless，意思是“不结果子的、徒劳无益的”。其缩写不变，仍然为fru。

普通雄果蝇(右)追逐雌果蝇；而fru基因变异的雄果蝇追求同性，有时它们会连成一条链子，每一只雄蝇都追求自己前面的那只雄蝇。        延伸阅读：果蝇:一个基因的罗曼史-关于fru基因的故事

幸运的是，遗传学家对果蝇非常熟悉，它就是奠定经典遗传学的关键生物，但即便如此，直到30年后，科学家才找到这个有嫌疑的基因并克隆了它。这个基因十分巨大，包含14万个碱基对，相当于70个果蝇的一般大小的基因。它的功能复杂，如果敲除这个基因，果蝇将无法生存。一系列的实验现象，强有力的暗示这个基因，不仅与雄性果蝇的性取向有关，而且很可能还控制着，雄性果蝇复杂而精巧的求偶行为。首先这些行为是果蝇的本能，完全无须学习，其次如果干扰这个基因在雄性果蝇大脑中的某些神经元中的表达，将会明显干扰雄性果蝇的行为模式，将一项完全可称为优雅的活动，转变成粗鲁无礼的霸王硬上弓。

进一步研究显示，Fru基因在雌雄果蝇中都存在，但雌果蝇解释这个基因的方式与雄果蝇不同。这给科学家验证它可能就是控制果蝇心理性别认同，以及雄果蝇美妙求爱舞姿行为的关键基因，提供了方便之门。奥地利维也纳分子生物技术研究所的Barry Dickson研究小组通过分子生物学手段，巧妙地让雌果蝇表达出雄性果蝇所拥有的fru蛋白。其结果正如所料，这些雌果蝇完全无视自己的解剖结构，它们的表现就是一只中规中矩的雄性果蝇，优雅的追逐其他雌果蝇并严厉的拒绝雄性果蝇的追求，除非科学家想办法让那些雄果蝇带上雌性的味道。

如果昆虫的心理性别受到基因的控制显得微不足道的话，那么2007年8月6日，哈佛大学分子细胞生物学家，凯瑟琳•杜拉克发表在《自然》上的一篇论文，足以引发有关基因与心理性别之间关系的思考。这一次，凯瑟琳•杜拉克小组的人员，敲除了雌性小鼠身体中的TRPC2基因，其产生的效果十分戏剧化，几乎就是果蝇的小鼠版重演。丧失了TRPC2基因的雌鼠，有明显的雄性化趋势，它们像普通的雄鼠那样嗅寻、追逐其他雌鼠。甚至扭动屁股，耸动骨盆，骑到其他雌鼠身上，做出雄性性交的动作，并伴随雄鼠求爱时特有的尖叫声。与那些雌果蝇不同的是，这些雌鼠还有机会做母亲，虽然它们的表现完全不像一个合格的母亲，另外它们也不像正常雄鼠那样对其它雄鼠气势汹汹。   
 
鼻子受损雌鼠像雄鼠一样狂追雌鼠寻爱
 
与前面的所谈到过的基因不同的是，TRPC2基因并不在大脑中表达，它只在一个特别的嗅觉器官中表达。人们常说鼠目寸光，的确，老鼠更依赖于其发达的嗅觉认识世界。每只老鼠都有自己独特的气味，它们通过气味，传递十分丰富的信息。诸如标志自己的性别，自己所拥有的社会等级等等。为了分析如此丰富的信息，老鼠实际上拥有两套嗅觉系统，一套和我们的鼻子没什么太大的不同，而另一套被称为犁鼻器则专用于感知信息素（常音译为費洛蒙），而TRPC2基因所制造的蛋白质，正是犁鼻器功能的关键，没有它就相当于没有犁鼻器。

实际上，杜拉克小组对此结果并无充足的心理准备，无论怎么说，没有鼻子就改变了心理性别并且拥有了明显的雄鼠特有行为，实在有点让人出乎意料之外。研究人员干脆直接动刀，切除了那些在基因上完全正常的雌鼠的犁鼻器。结果干脆利落，这些雌鼠很快开始了追求其他雌鼠的行为。有趣的是没有犁鼻器的雄鼠，依然会追逐雌鼠，但是它们对同性彬彬有礼，甚至会追求同性。

这项试验引申出许多有趣的问题，犁鼻器是老鼠鉴别同类性别的唯一器官，为何丧失性别鉴定能力的老鼠，会表现出雄性行为而不是相反？长期以来，科学界普遍认为，哺乳动物两性行为的差别，主要由性激素所控制。此种观点认为，胚胎发育期间大脑神经元的生长及其连接模式，受到不同性激素的影响，由此导致两性行为间的先天差别。但显然，雌性老鼠的大脑，具有行使雄性行为的能力，那么雌鼠的犁鼻器是如何抑制这种行为的出现，还需要深入探索。另外，人类也具有信息素，虽然我们受其影响远不如老鼠那么明显，我们对眼睛的依赖也明显超过鼻子，但像女生宿舍中月经趋同的现象，一直以来并无明确的解释，还有神秘的缘分，这些现象在多大程度上与信息素有关？实在是个迷人的问题。

虽然本文主要谈论有关基因和行为之间可能存在的关系，但这并不意味着基因决定了行为。事实上，这种浅薄的观念，几乎没有得到，任何一个严肃的分子生物学家支持。只要对达尔文的演化论有所了解，就能看出基因决定论的荒谬。一个复杂的大脑，足以让像人这样的物种，在很大程度上超越基因的影响，如同道金斯所言，生活在一个只受基因控制的社会，那无异于身处地狱，基因从不会关心我们的幸福和快乐，如果痛苦有利于它的传播，痛苦就会被自然选择所亲睐。如果我们真的渴望拥有幸福，就必须尽可能地了解基因的“阴谋”，了解我们的行为在多大程度上受到基因的影响，这些行为究竟是有利于我们的生活还是仅仅有利于基因本身。(作者：逍-遥，来源：牛博网博客)

延伸阅读:

• (推荐)果蝇:一个基因的罗曼史-关于fru基因的故事 (1)
• 认识器官移植-器官移植简介及与免疫系统关系 (0)
• 科普一下:抗生素简史-没有硝烟的战场(转) (0)
• 科普一下:器官移植简史(转) (1)
• 狗毛发的多样性与癌症等复杂疾病的奥秘 (4)

科普一下:抗生素简史-没有硝烟的战场(转)

物竞天择，适者生存。人们一般都把这句话中的适者自动代换成了强者，并毫不犹豫地认为弱肉强食就是生命世界中最基本的游戏规则。然而，当巴斯德揭开了微生物和众多疾病之间关系的神秘面纱之后，生命世界中的适者，在很大程度上已经与抵御疾病的能力相关联。显然，某些细菌和病毒擅长把其他活的或死的生命体当作它们的食物，在进化过程中各种生命体演变出对付它们攻击的防御手段。而细菌们自然也演变出克服防御的手段，甚至利用生命体的防御办法来反防御——想想引起艾滋病的病毒。这种永无休止的、不断升级的军备竞赛，极大地促进了生命世界的多样性，甚至成为生物学家解释生命世界为何会出现性别演化的基本理由之一。 

人类是个极其好斗的物种，有史以来有记录的战争不可胜数，然而据历史和医学专家估计，和死于微生物和寄生虫感染的人数相比，死于人类之间自相残杀的人数至少低一个数量级。更进一步地说，大型战争中死于瘟疫和非致命伤口致命感染的士兵人数，也比直接战死沙场的人数也要多得多。但第二次世界大战是个显著的例外，而将死亡比例扭转的是人类历史上第一种抗生素——青霉素。有人总结，第二次世界大战给人类带来的具有革命性影响的事物有：原子弹、青霉素和计算机等等，这样的清单有许多，但无论是谁来总结，没人会忘记青霉素。事实上，在许多医学史专家看来，青霉素进入药典，才真正标志着现代医学的正式诞生，即便在此之前，我们已经拥有了狂犬病疫苗。毕竟抗生素的广泛应用标志着，医学现在第一次真的有能力，把人类从适者生存最大的一个沙场上解救出来。 

青霉素传奇 

关于弗莱明如何发现青霉素的半神话故事，可能每一个高中生都已经知道了。1928年9月3号，度假归来的弗莱明，刚进实验室，其前任助手普利斯来串门，寒暄中问弗莱明最近在做什么，于是弗莱明顺手拿起一个培养基，准备给他解释时，发现培养基边缘有一块因溶菌而显示出的惨白色。对这个发现的探索成果，于1930年6月发表，正是这篇论文使弗莱明获诺贝尔奖。许多人羡慕弗莱明的好运，然而，青霉素远不是人类发现的第一种抗生素，甚至弗莱明也并不是第一个发现青霉菌拥有抗菌能力的科学家，这一切得从微生物的颉颃现象说起。 

自巴斯德等人开创微生物学之后，微生物彼此之间在生长上相互对抗（颉颃）的现象就被各国学者陆续发现并报道。罗伯茨是第一个发现颉颃现象并报道的微生物学家，1874年，论文发表在英国《皇家学会会报》上。他不仅发现真菌的生长常常能抑制细菌的生长，并且在这篇论文中他已经谈到青霉菌对细菌生长的影响。1876年，廷德尔在广泛研究霉菌和细菌相互影响的论文中，再次报道了青霉菌溶解细菌的现象，并总结发现霉菌和细菌之间的生存竞争中，霉菌通常是胜利者。 

1885年，巴比斯和科尼尔开创了交叉划线技术以便研究细菌彼此之间的相互作用。这一技术为理解颉颃现象提供了更好的实验基础，弗莱明也是利用这一技术确认了青霉素的存在。1887年，加雷利用这一技术率先发现，铜绿假单胞杆菌可以产生并分泌某种可扩散的“毒素”，它能够抑制包括葡萄球菌在内的各种细菌的生长。这篇报道掀起了一个研究铜绿假单胞杆菌毒素的小风潮，在19世纪80年代后期和90年代出现了研究这种毒素的大量论文，而能对抗微生物的化学物质也开始被称为抗生素。在这些研究中最引人注目的是埃默里奇和洛在1899年发表的论文，他们证明利用假单胞杆菌的无细胞提取物局部治疗伤口感染，可取得较好的效果。这可能是医学史上第一个，主动应用抗生素治疗感染的临床实验研究了。有识之士，对这样的研究中潜在的巨大医学价值所激励，各式各样的青霉菌菌株和铜绿单胞杆菌成了引人注目的研究对象，并对它们用于治疗疾病的可能性进行了评价。他们发现并证明了微生物间颉颃现象大量存在，并且也证实在一些情况下，这种作用是由可扩散的抗生素所引起。 

虽然人们认识到了微生物的颉颃作用，然而受到当时分离纯化实验技术的限制，抗生素的研究进展十分缓慢。直到1912年，微生物学家才从某种真菌中分离出了曲酸，1920年至1929年仅有格兰泰和帕斯则发现了放线菌素，威瑞德和斯特朗克则发现了绿脓菌素。然而这些抗生素要么效力不高或毒性较大，并无大的实用价值，因此它们的发现都未引起多大的反响。即便弗莱明所发现的青霉素，在当时也并不为他自己和人们所重视。首先青霉素不稳定难于纯化，其次弗莱明还发现葡萄球菌，最常见的引起感染性疾病的细菌之一，可快速的对青霉素产生抗性，更糟糕的是他还发现青霉素对豚鼠这种实验动物具有致死性，因为这些原因弗莱明后来放弃了对青霉素的进一步研究。 

当然除了微生物以外，很多生物也能合成并分泌对抗细菌生长的物质，某些青蛙能合成一种物质防只细菌在它湿润的皮肤上过度生长，事实上我们也能通过汗腺等分泌一种酶溶解某些种类的细菌，这就是弗莱明此前发现的溶菌酶，遗憾的是溶菌酶所对抗的细菌在医学上价值不大。 

青霉素的真正伯乐也许该算是钱恩，他从希特勒的迫害下逃出来，在牛津研究溶菌酶，惊讶的发现弗莱明不仅还活着，并且还研究了另一种同样能对抗微生物的物质——青霉素。作为一个生物化学家，钱恩对微生物学了解不多，通过青霉素，他对当时发现的由其他霉菌所分泌的种种抗生素的文献进行了调研，最后认定青霉素具有巨大的医学潜力。 

因此他申请将研究领域从溶菌酶转到青霉素的分离纯化。到二战开始时，他已经得到几毫克较纯的可用于肌肉注射的青霉素。这时，牛津附近一家医院中的一个警察患者，发生了急性葡萄球菌血液中毒，这个病在当时必死无疑，而且死亡速度很快。经过青霉素治疗后，病人病情得到极大缓解，所有人都认为奇迹即将出现，但不幸的是青霉素的量实在太少，即便病人尿液中的青霉素，都被再次分离回收利用，病人最终还是死于血液中卷土重来的葡萄球菌。 

虽然悲剧最终没有被阻止，但大多数人通过这次治疗，都认识到了青霉素的价值，也让钱恩坚定了青霉素可以创造医学奇迹的信念。也许，我们应该感谢的是，这位病人对青霉素没有严重过敏，否则钱恩绝没有勇气去美国，游说大规模投资青霉素的生产。其后由英美科学家合作展开的青霉素批量生产的攻关小组成立，并最终实现了青霉素的工业化生产，至于因青霉素而展开的一系列保密战、间谍战等等足够拍摄一部比007还007的电影。 

抗生素时代 

如果说青霉素传奇中充满了偶然、机遇和幸运这些词汇，那么瓦克斯曼就是一个让人扫兴的家伙，一个传奇的敌人。当青霉素在二十世纪40年代峥嵘初露的时候，他于1942年，首先精确的定义了抗生素的概念，将之用于专指来自于微生物在代谢中产生的，具有抑制它种微生物生长和活动甚至杀灭它种微生物的性能的化学物质。这样就将溶菌酶以及大肠杆菌素这样的物质排出在了抗生素的范围以外。为寻找和研究抗生素提供了一个清晰的讨论基础。 

然后，他和他的学生开始了抗生素的暴力搜索，将目光锁定在土壤中的万千微生物之中，他坚信抗生素是微生物彼此大战中的化学武器，土壤中一定存在多种能够制造各种抗生素的霉菌，正是因为这些抗生素的存在，才极大的抑制了各种微生物的大量繁殖。功夫不负有心人，在筛查了近万种微生物后，1944年，他发现了一种新抗生素-链霉素，它由灰色链霉菌产生的。很有意思的是，链霉素是青霉素的非常理想的伙伴。青霉素可杀灭革兰氏阳性菌，而瓦克斯曼发现的链霉素则作用于革兰氏阴性菌以及青霉素无效的分枝杆菌。由于已经有了青霉素的生产经验和设备，链霉素很快即能大量生产，迅速成为抗生素家族中的重要成员。大名鼎鼎的肺结核正是由分枝杆菌引起，链霉素的发现直接导致结核病治疗的革命，让刚刚兴起的大型外科肺部分切除的肺结核专科治疗医院损失惨重无疾而终。 

瓦克斯曼的成功，让众多大制药公司开始了一场土壤淘金旋风，由此建立和完善了一整套抗生素制药工业。在短短的二十年之间，今日大家熟悉的各种抗生素陆续登场，金霉素(1947),氯霉素(1948)、土霉素(1950)、制霉菌素(1950)、红霉素(1952)、卡那霉素（1958）等等。这些抗生素的间世，使各种细菌性疾病及立克次体病得以成功的治疗，使人类平均寿命显著延长。 

当全世界的土壤几乎被制药公司翻了一个遍之后，1958年，谢汉开始了人工改造青霉素之路，得到6-氨基青霉烷酸，这个重要的中间体。通过给6-氨基青霉烷酸增加不同的侧链基团，可以获得各种不同的半合成青霉素。由此制药工业可以开发一个抗生素家系，而通过对抗生素进行人工改造可以增加药物效果、稳定性甚至还能扩大抗菌谱。半合成抗生素中最著名当数头孢家族，1961年，Abraham从头孢霉菌代谢产物中发现了头孢菌素C。加上不同侧链后，成功地合成许多高活力的半合成头孢菌素。由此产生了头孢x代这样的称呼。人类的健康史由此挺进了因公共卫生和抗生素带来的黄金时代，公共卫生和抗生素的结合，使传染病的死亡率下降极快，以致1969年美国卫生总监甚至认为现在是“可以把关于传染病的书收起来的时候了”。 

红色皇后原则 

医学史家喜欢把抗生素大量使用前的时代，称为黑暗时代，那时候可以轻易致人于死地的，感染性和传染性疾病众多。然而，今天有人已经开始警告黄金时代即将结束，如果我们还像败家子般肆意“挥霍”抗生素的话，重返黑暗时代并非危言耸听。事实上，今日的葡萄球菌引起的感染，如果使用最初发现的青霉素来治疗，治愈率将会下降到1%，换句话说最基本的青霉素，事实上已经彻底的失去了从前传奇般的疗效。现在的葡萄球菌早已获得了对抗青霉素的能力。其实青霉素应用不到十年，细菌对青霉素的抗性就开始迅速增长，让有识之士感到恐慌。半合成抗生素的出现，从某种程度上来说就是应对青霉素危机的无奈之举。 

各种因细菌导致的感染性和传染性疾病已经有卷土重来的趋势，其中肺结核表现得十分突出，比如就美国纽约结核病人统计数据而言，三分之一以上的结核病人是由抗一种抗生素的抗药性结核菌所致，抗两种或两种以上抗生素在新病例中占3％。如果你感染的是多抗药性结核菌，那么你只有50％的生存希望，这已经与抗生素发现前的状况相一致。美国曾经希望在2010年彻底消灭结核病，然而现在的现状则是发病率的逐年攀升。 

如果说，二十世纪中期，瓦克斯曼坚信土壤中充满了抗生素的时候，只是个纯粹的臆测。如今土壤中恐怕已经真的充满了抗生素。青霉素取得的巨大成功，让人们慷慨的将抗生素这样的利器四处挥洒，不仅在疾病的治疗上，各大养殖场为了预防假想中的各种感染，将抗生素直接加入饲料中等等诸如此类。无论你是否愿意我们食用的肉蛋禽奶中都含有微量的抗生素，我们在不断的毫无必要的杀死众多敏感菌。然而，除了天花可以算被人类灭绝了以外，其他各种可致人于死地的微生物，没有哪一种退出了历史的舞台。伴随着抗生素滥用的现实是，我们帮那些因为突变或者其他好运，获得对抗抗生素能力的细菌个体获取了广阔的生存空间，它们迅速的填补了对敏感细菌死后留下的生存空间。我们给自己培养了越来越强大的敌人，万古霉素曾经被认为是终极抗生素，然而能够对抗万古霉素的细菌也已经出现。 

在《红色皇后》一书中有句名言，“你只有不停地跑才能保持在原地”，自青霉素大规模投入临床应用以后，人类和微生物之间的军备竞赛已经持续了数十年，我们还能在多长时间里保持优势，已经是个严峻的问题，但我想没有人愿意回到那个平均寿命四十岁甚至更短的黑暗时代。要想保持优势，除了开发新的抗生素以外，加强抗生素的监管力度，医疗系统合理使用抗生素，是当前许多国际组织向各个国家呼吁的重点。 

(作者：逍-遥 来源：牛博网 http://www.bullogger.com/blogs/DNA/archives/119874.aspx)

延伸阅读:

• 认识器官移植-器官移植简介及与免疫系统关系 (0)
• 科普一下:基因与两性 (0)
• 科普一下:器官移植简史(转) (1)
• 世界科技史之生物学部分 (0)
• (推荐)果蝇:一个基因的罗曼史-关于fru基因的故事 (1)

 (转) 微软系统生物学研究中心

(作者：周旭  来源：科学网博客) 

虽然微软总是和软件与IT产业联系在一起，但微软全球研究中心覆盖了不同的领域。其中包括七个独立研究中心（北京的微软研究院即名列其中），还有四个合作研究中心（意大利系统生物学研究中心即属于此）。前些时候有机会到意大利的微软系统生物学研究中心作了一周的短期培训，主要是系统生物学和计算生物学的一些前沿课题。  

微软系统生物学研究中心所在的地方是一座风景优美的意大利北方小镇Trento，早春三月，仍然是雪峰皑皑。举目望去，天高云淡，绿野清心。 

蓝天下的雪山  

绿野环绕 

微软系统生物学研究中心位于一座粉色的小楼，地方不大，但有一种很小巧但又很清新的感觉，楼道上挂着各种奇奇怪怪的画。 

微软系统生物学研究中心小楼 

研究中心的主要思路是找到一个生命科学和计算机科学的交叉点，主要研究方向有两个：一方面使用新的计算方法和计算理念来从系统层面来理解生命现象的功能和进化过程；另一方面从生命网络中寻找灵感来引领下一代软件技术的开发。举一个例子，细胞最简单不过的生长，染色体复制，分裂再到生长这一列过程的背后，是上千个蛋白质相互作用后的共同结果。为什么细胞在环境变化、食物缺少甚至部分基因变异的情况下仍然能保持这一列过程的稳定呢？这正是系统生物学着眼于蛋白质网络所需要解决的课题。反过来，人的视觉神经系统是一个高度互联的平行信号处理系统（因为颜色、形状和光线强弱的感觉细胞在人眼中都是彼此独立的，但我们没有先看到形状再看到颜色）。这种平行信号处理系统是否对未来的软件设计有所启发呢？ 

开门见山 

从物理和工程领域进入生命科学的人习惯于简捷而漂亮的理论框架和数学公式，往往对生命科学的复杂性感到无所适从。细胞虽小，但已经挤满了蛋白质、糖和脂类等大大小小的分子，并且存在着无所不在随机性的热运动，然而细胞的功能却是确定性的。这一矛盾正是由系统生物学来解决的。细胞的功能的最小单位是很多复杂的生化反应（随机性的），而最终的功能是由这些生化反应形成的网络来决定的（确定性的）。这就好像计算机的CPU芯片由千千万万的微电阻电容组成，但其功能是由电路网络（Integrated Circuit）来决定的。所以，生命科学在经历了对基因、基因组的大量研究以后，发展到对蛋白质的结构和功能的研究，现在又发展到对基因、蛋白质所组成的网络（Genetic Circuit）进行研究。  

毕加索风格的画-1 

毕加索风格的画-2 

以前大家对基因网络的功能认识很简单，认为是一对一的线性关系，所以就有了时下里流行的自私基因、同性恋基因、癌症基因等等，这些都是很荒唐的。最直接的证据就是目前基因功能研究里最常用的小鼠基因敲除试验，大部分基因敲除后小鼠仍然功能正常。这说明基因的功能不是线性的，相反是一个网络，破坏掉一个路径以后，生物体可以通过另一个网络路径来完成生命所必需的功能，只有极个别的重要基因才是敲除就导致死亡的致死基因。所谓的自私基因、同性恋基因，大多是少量数据的不完全推测，是不足确信的，除非是发现了可以解释其功能的生化反应路径(Biochemical Pathway)。所以，纯粹的关于基因的bioinformatics已经在走下坡路了，而更为全面的从系统和网络的角度来研究生命科学的系统方法正在逐渐兴起。这里有一个Nature上的Review:

Bernhard O. Palsson, Bioinformatics: What lies beyond bioinformatics? Nature Biotechnology  15, 3 – 4 (1997)  

系统生物学目前的研究方向有三种：

第一，   使用化学动力反应理论，对基因、蛋白质网络建立微分方程组建立动力模型。

第二，   使用统计物理的方法，考虑随机性的热运动，对基因、蛋白质网络建立随机动力模型。Uri Alon的”An introduction to systems biology”是网络模型中最经典的参考书。

第三，   使用语言分析的方法，来分析基因、蛋白质网络的结构与功能的关系。感兴趣的话，可以看看郝柏林老师对此进行介绍的一个PPT。http://power.itp.ac.cn/~hao/hao_lang.ppt 

总之，有比较强的数学和计算机理论背景的话，进入系统生物学比较容易。研究中心各个国家的人都有，而且目前正在招博士、博士后和访问学者，感兴趣的话可以看一看附件。  

研究中心的介绍 PDF：Cosbi_Intro

招聘 PDF：Cosbi_Position

延伸阅读:

• 计算系统生物学-Computational systems biology简介 (0)
• 微软Microsoft推出:”Windows Cloud”&”Windows Cloud”是什么意思？ (6)
• BIO-X:生物学交叉学科研究的一个新时代 (0)

果蝇传奇(下)

在公众为孟德尔遗传定律的再发现而盲目热情的时候,摩尔根,这位严谨的胚胎生物学家坐不住了,他决定,用自己的实验来检验这个理论的可靠性。他选择了果蝇——因为这种小东西传代很快——试图通过某种人工方法诱使其突变。他用射线照射它,不让它睡觉整日整夜的摇动它,给它喝糖水、咸水、酸水或碱水,改变光照强度时间等等,一切能想到能做到的“蠢事”似乎都做了,然而果蝇不为所动,伤透了摩尔根的心……

果蝇的传奇白眼

就在摩尔根快绝望的时候,1910年5月,一只白眼果蝇出现在了摩尔根实验室的培养瓶中。而且摩尔根慧眼识英才,先后将两名本科生——斯图蒂文特和布里奇斯——招入他的实验室,以及威尔逊的一位研究生缪勒,他们四人默契的组合,成为科学史上的佳话。有了得力助手,以及奠定经典遗传学的宏伟大厦基石的白眼果蝇,摩尔根至此已经注定要以遗传学家的身份名留后世,他坚持未放弃的胚胎学研究除了科学史上会有所介绍外,将再无人关注。
 
但是,这只白眼果蝇的来源却颇为含糊。卢茨说,白眼果蝇最先出现在他的实验室,他把这个虚弱的突变体的后代送给了摩尔根,而摩尔根通过杂交实验,再次使这个性状出现,但摩尔根对此表示否认。他说虽然他在卢茨的实验室看到过几只白眼果蝇,但它们都已经死亡。他宁可认为这只白眼果蝇是天赐之物,它的祖宗更可能是从窗外飞进来的,而不是来自卢茨所赠送的果蝇。不过,纠缠在这种事情上没有实际意义。卢茨自己也说,当初他根本没有认识到白眼果蝇的重大价值,不然他也不会将它的后代慷慨相送。

然而这只即将名垂青史的白眼果蝇身体却万般虚弱,或许摩尔根对此已经从卢茨的实验中有所了解。他将这只“白眼儿”单独放在一只培养瓶中随身携带,晚上睡觉前置于床头。当时正是摩尔根的第三个孩子问世之时,当他前往医院看望妻子时,摩尔根夫人的第一句话就是“白眼儿还好吗?”。十天以后,这只白眼果蝇在和一只正常的红眼雌蝇交配后死去,传下了1240个后代。这些后代,后来繁衍成一个大的家系,正是它们建立起了经典遗传学的宏伟大厦,将染色体、基因及生物基本遗传模式的混乱认识清扫一空。

对子一代和子二代中的白眼性状进行统计分析,摩尔根发现,白眼性状的遗传方式基本符合孟德尔遗传学说中的分离定律,未见融合遗传现象,即要么是白眼要么是红眼,没有见到半白半红或粉色眼之类。事实上子一代几乎都是红眼(但有三只白眼果蝇出现,这件事至今是个谜),子二代中约1/4的后代是白眼果蝇。这个实验事实,使得摩尔根重新回到了孟德尔遗传学说的框架中,至少在果蝇身上如此。不过白眼性状更独特的是,所有白眼果蝇都是雄性。为了解释这种奇怪的现象,摩尔根将果蝇进行杂交实验,发现白眼雄性果蝇和正常雌性果蝇交配的后代全都是红眼,但红眼雌性果蝇和正常雄性果蝇交配其后代的约一半都是白眼而且全都是雌性。事情变得明显,白眼性状和决定性别的因子(很快被改名为基因)是关联在一起遗传的,这两种性状在遗传时不符合孟德尔的自由组合定律。很快,这个实验结果使得摩尔根和威尔逊认识到人类的色盲和血友病的遗传模式,和果蝇是一样的。这或许极大的鼓舞了摩尔根,因为这意味着人类的遗传模式很可能和果蝇有相似之处,甚至在大原则上是完全一样的也未为可知。

尽管摩尔根已经知道,雌性果蝇拥有两条X染色体,雄性果蝇只有一条。但他还拿不定主意,将基因放在染色体上。他觉得将一种假说存在的基础置于另一个尚未得到肯定的假说之上是十分冒险的,而且作为一个博物学家,他清楚的知道某些鸟和飞蛾的遗传性状更常出现在雌性上,这似乎说明X染色体与性别决定之间的关系颇有神秘之处。这一点从其1910年5月投往《美国博物学家》的论文中也可看出,“既然染色体的数目比较少,性状的数目却很多,那么,根据这个理论,许多性状就必然包含在同一染色体内,于是,很多性状应该组合在一起而表现为孟德尔式的遗传。事实与染色体假说的这一前提是符合的么?我认为不符合。”于是,摩尔根宁可设想一种非常复杂的解释,也没有采纳染色体来简单的解释这种伴性遗传的机制,虽然解释的细节在今日看来,不,就在摩尔根几年后看来就是完全错误的,但在实验时大胆,解释实验现象提出假说时慎重,一直是摩尔根的秉性。要把染色体和基因关联在一起,还需要更多的突变更多的实验。

突变更多的突变

如果说这世上真有吉星高照这回事,那么在随后的几个月里,摩尔根所在的实验室就是好运发生器,原本罕见的突变现象开始频频发生,几乎每月都能发现一个新的突变,以至于后来同时代的遗传学家们感叹果蝇是属于摩尔根。遗憾的是,由于他当时并未仔细统计突变的频率,今日我们只能猜测或许是最初摩尔根对果蝇百般折磨——尤其是放射线照射——自己付出千般辛苦后,回报终于到来。

随白眼突变后,摩尔根的实验室又得到了粉红眼色和朱砂眼色突变,其中硃砂眼色突变和白眼突变一样是限性遗传,而粉红眼色和白眼这对性状则完全符合孟德尔自由分离定律。摩尔根开始相信染色体学说很可能是正确的,基因位于染色体上,至于孟德尔遗传学说摩尔根则已无怀疑。下一步就是证明,性状的遗传是分组进行的,同组的也即位于同一条染色体上是连锁遗传,而不同组的性状之间则遵从自由组合定律。

不过在提出这个关键假说的时候,摩尔根正面对一个难题,小翅突变。这也是一种伴性遗传突变,按连锁假说,小翅应该和白眼同属一组。也就是说,那些同时携带白眼和小翅的杂合体雌性果蝇的子代,应该同时出现或者不出现这两种突变性状,但是有很少的一些后代是白眼正常翅或者正常眼小翅。看起来发生了一定程度的自由组合,但和正常的自由组合相比,比例明显不对。1911年下半年,摩尔根受到1909年詹森提出的同源染色体的某些对应片断可能发生了交换的启发,提出了同在一条染色体上的基因,可以发生互换,并且他还认为基因是线性的排列在染色体上的,相距越远发生互换的可能性越高。这个假说发表在《科学》杂志上,接下来的任务就是验证它或者推翻它。而斯图蒂文特率先想到,可以利用交换发生的频率作染色体上的基因图谱,也即基因之间的相对位置关系,他利用已知的几个突变基因画了第一张果蝇的染色体基因连锁图谱。

到1912年底,摩尔根和他的助手们,一共发现了40种果蝇突变。为了快速鉴定每种突变究竟属于哪一组,摩尔根将已研究清楚的白眼突变定为第一组,斑点突变为第二组,橄榄体色突变为第三组,因为这三个突变彼此之间是标准的自由组合关系。在实验室传代这三种突变果蝇,将新突变分别与它们杂交,所得子一代进行姊妹交、回交等育种手段,然后仔细统计分析后代的性状,就可将其归组。当然,这件事从理论上说起来简单,做起来就需要培养万计的果蝇,难怪摩尔根能发现商店里比香蕉更廉价的香蕉汁已经可以满足果蝇的需要了。很多哥伦比亚大学的学生都参与进来,将果蝇带回家数,以至于某个学生的孩子,自豪的跟别人说,‘我爹的工作是给哥伦比亚大学数苍蝇’。

到1914年的时候,他们将所有发现的突变都成功的归到了三组中,也即三个连锁遗传群,并且做了详细的连锁图,但麻烦的是果蝇有四对染色体。不过,摩尔根已经非常自信,他预言一定有第四个连锁群。果然,缪勒很快就发现了一种新的突变弯翅,并证实它和三个基本突变间彼此自由组合,到此四个连锁群都已找到。并且,连锁群性状的多少与染色体的大小也有关系,第四连锁群所在的染色体最小,发现的突变也少得多。

1915年,摩尔根和他的三位助手合著了《孟德尔遗传机制》一书。这本专著对果蝇研究作了全面总结,并且这是第一本尝试仅使用染色体,来解释遗传学问题的书。要知道,人们当时对染色体还所知不多。这本专著彻底奠定了摩尔根在遗传学研究上的地位,他也由此被誉为20世纪的孟德尔。其后,布里奇斯又发现了染色体不分离现象,因此子代果蝇中的染色体数将多于或少于普通果蝇,对这些果蝇进行的遗传学分析,进一步体现出染色体遗传学说的威力,这使得少数怀疑染色体遗传学说的学者也开始承认摩尔根是正确的。此后,摩尔根学派在此基础上,为解释各种果蝇中出现的遗传现象,推论出染色体上某些片断会出现缺失、重复和倒位等现象。

1933年,在诺贝尔诞辰一百周年之际,摩尔根获得诺贝尔生理或医学奖。在此之前他已经两次被提名,但该奖项此前一直只发给医生或医学院教授。但是,摩尔根却委婉的拒绝出席诺贝尔诞辰那天在斯德哥尔摩举行的盛大宴会,说愿意在次年夏天去瑞典,理由是工作正忙无法分身,比如筹建生理学研究中心等事宜。不过,另一个理由可能更加真实,1933年初,海茨和鲍尔重新发现了果蝇唾液腺中所存在的巨型染色体。此前,摩尔根学派所做一切有关染色体的推论,现在将面临真正的考验,那些巨型染色体上经染色所呈现的无数条纹,将使得一切都可以通过显微镜直接观察。摩尔根的假说也因此面对严峻的考验,不知是我们的幸运还是摩尔根的幸运,研究最终证明染色体遗传学说是正确的,而连锁图也基本准确。

永恒的果蝇

摩尔根的故事到此已经结束,但果蝇还在飞翔。生物学上最深奥的胚胎发育进程以及神经系统的运作,我们都已从果蝇身上得到诸多启示。

1983年,格林(Gehring)实验室在研究果蝇胚胎发育时,意外发现了控制体节发育的同源异形基因,都拥有一套高度相似的DNA片断,他们将之称为同源盒。随后的研究发现,这个DNA片断,在自然界各种生物——包括人——中广泛存在,序列高度保守,功能相似。这个发现,激起了许多惊奇,我们和果蝇的祖先彼此间在数亿年前就已经分道扬镳,但是在胚胎发育的基础结构上,我们和它们都仍然使用的是共同祖先传承的方案。

2005年7月,《细胞》杂志刊登奥地利研究人员德米尔和迪克森的最新研究,他们通过改造果蝇的特定基因,使得雄性果蝇成了“同志”,而雌性果蝇则向同性施展出雄性果蝇才会的求爱方式。
同年7月,果蝇飞进了我国的实验室,一位年轻的中国科学院博士生在《科学》杂志上发表文章,在果蝇的学习和记忆能力的研究方面,得到重大发现。他发现,在一定的时空条件下,让果蝇同时使用其视觉和嗅觉,则出现学习与记忆的协同双赢和相互传递的现象。2006年2月,我国科学家与国外合作者在《自然》发表论文,首次证明果蝇中心脑内的某扇形体结构,参与了视觉图形识别过程……

永恒飞翔的果蝇,究竟还有多少秘密,在等待着人类进一步的深入探索？(作者:逍遥 来源:《生命世界》2007年第4期)

延伸阅读:

• 生命科学研究中常见模式生物简介 (3)
• 模式生物与发育生物学-童话般的科学故事 (0)
• 模式生物-果蝇：生命科学的功臣 (0)
• 模式生物-果蝇简介 (2)
• 模式生物-果蝇对基因组研究的贡献概述 (3)

模式生物-果蝇传奇-生命世界(下)

两千多年前，当伟大的亚里士多德正在思考生物体发育奥妙的时候，果蝇，这种如米粒般大小的昆虫就曾引起过他的兴趣。不幸的是，他认为，这种小小的昆虫发生自水果的粘液。很长时间以来，人们把果蝇这种生物归入Oinopta（嗜酒者）属，的确，这种昆虫嗜好那些因发酵而散发出酒香味的腐败水果。然而，随着生物分类研究的兴起，嗜酒者这样的名字实在难登学术的大雅之堂，于是分类学家用Drosophila代替了Oinopta，果蝇于是从一个嗜酒之徒摇身一变成为“爱露者”，这样的属名，在中国文化的语境中可真是颇有仙灵之气。
　　
　　今日世界上最为人所知的果蝇产自东南亚，在1830年它被命名为Drosophila melanogaster，意即黑腹果蝇。或许改名确实给果蝇带来了奇迹般的好运，这个体型微不足道的昆虫，在约百年后，一跃成为人世间最知名的昆虫之一。但在此之前它首先得去往新大陆才行，不过这件事难不倒它。持续数百年的大航海时代，使得东南亚的香蕉得以在十九世纪晚期被贩卖到新大陆，黑腹果蝇追随而去，旋即在新大陆繁衍开来，生生不息，由此开创出一段生物学史中最令人瞩目的传奇之一，人类文明也就此奠定经典遗传学的根基。现在，就让我们追随着果蝇的翅膀，再次回到那段生命科学史上激情肆溢、英豪辈出的纷争岁月，重温一次经典诞生的历程。 　
　　

      摩尔根的成长
　　
　　1866年，托马斯?亨特?摩尔根在美国南方的列克星敦出世，但他总喜欢说自己在1865年获得生命。1865年是美国内战的最后一年，摩尔根家族的许多成员都卷入这场战争，联系到摩尔根后来的卓越成就，这一年对摩尔根来说真是具有双重意味。因为，1865年正是孟德尔利用豌豆作为实验材料，历经数载终于发现并发表了著名的孟德尔遗传定律的年份。因此有人调侃说，1865年可真是一个适合孕育未来遗传学家的大吉之年，但细察摩尔根的研究生涯，他成为一名遗传学家实在是天意弄人。

　　摩尔根在十四岁时进入肯塔基州立学院预科学习博物学，于1886年获得理学学士学位，是当年唯一一位获得该学位的毕业生。不愿意经商的摩尔根选择了去霍普金斯大学攻读生物学硕士学位。正是在那里——当时全美最适合学习生物学的地方——摩尔根从一个单纯的描述生物现象的博物学家转变为一个实验生物学家，并由此获得了他终生信奉的科学研究原则，“实验方法的本质在于要求每一种见解（或假说）都必须通过实验的检验，然后才得以承认其科学地位……研究者必须养成一种对一切假说（特别是对自己提出的假说）的怀疑心理，而且一旦证明其谬误，要勇于抛弃之。”这种信念使得摩尔根既敢于反对权威也勇于犯错和改正自己的错误，这种勇气和理性是他同时代的科学家中非常罕见的。实际上，摩尔根常常自嘲自己所做的实验可以分为三类：愚蠢的实验和蠢得要命的实验以及比第二类还糟糕的实验。

　　1886年，获得生物学硕士学位的摩尔根已小有成就。他的母校肯塔基州立学院邀请他回校任博物学教授，但已经迷上实验生物学的他婉拒了邀请。在霍普金斯大学提供的一笔优厚奖学金的赞助下，前往马萨诸塞州的伍兹霍尔海洋生物学实验室，完成博士论文。在那里，摩尔根别出心裁的通过研究蜘蛛蟹的胚胎发育，证明把它们分入蜘蛛纲是正确的，解决了海洋动物蜘蛛蟹的分类学难题。这项研究于1890年发表在《霍普金斯大学生物实验室研究报告》杂志上，据称他那长达87页的论文，差点让这份杂志破产。摩尔根就此迷上了胚胎学，终其一生，他坚持认为自己首先是一名胚胎学家，并且始终没有真正停止过胚胎学方面的研究，然而没有人关心他在胚胎学方面所作的贡献，即使是胚胎学界的科学家也是如此。从某种程度上而言，这也可算是摩尔根个人的不幸吧，他在经典遗传学上的辉煌成就，使得他在其他诸多领域上的研究黯然失色，但公平的说，摩尔根在胚胎学、动物再生能力等研究领域提出过一系列深刻的问题，直到今天也仍然没有被真正解决。

　　1891年，获得博士学位的摩尔根，前往布林莫尔学院出任生物学副教授，潜心研究他的海洋动物胚胎发育，发现没有受精的海胆卵可以在高渗盐水的刺激下开始发育，这项发现使他于1895年成为正教授。然而摩尔根平静的胚胎学家生活在近不惑之龄被打破，他的老朋友细胞生物学家威尔逊在1903年邀请他前往哥伦比亚大学，出任全美第一位实验动物学的教授职位，并承诺他的主要工作是做研究而不是上课，到此，我们熟悉的摩尔根即将登场。而威尔逊最自豪的一件事就是，虽然他从未涉足遗传学的研究领域，但他给遗传学带来了摩尔根。
　　
　　
　　超级戏法般的孟德尔式因子
　　
　　1900年，伴随着孟德尔遗传定律的再发现，生物学界一时为之沸腾。然而孟德尔遗传定律的再发现为什么会引起如此大的波澜，这就不得不提到达尔文的《物种起源》的巨大影响。此书自1859年问世后，生物学界内部围绕该学说的争论就持续火热。至19世纪末期，生物进化是客观事实已基本没有争议，然而进化的机制是不是自然选择，却众说纷纭未有定见。要明了进化的奥妙，首要问题之一就是解决生物的遗传机制。换句话说，在那个时代，谈论生物遗传是依托在生物进化这个大背景中的一个重要话题。对生物进化的热切讨论众说纷纭，正是时代呼唤遗传学问世的契机。因此孟德尔遗传定律的再发现，立刻引起了广泛关注，并最终催生了一门新的学科——遗传学。

　　摩尔根在1903年的一本专著《进化与适应》中对孟德尔学说大加赞赏，认为建立在实验根基上的孟德尔遗传定律既简洁明了又适用广泛。其后他还撰写了多本有关进化的专著，当然他没有忘记他的胚胎学家身份，强调研究进化应该以胚胎发育为重点而不是古生物学。然而当他用家鼠作实验材料，试图重现孟德尔式遗传现象时，很快发现生物性状的遗传规律并非那么简单，事实上这也正是孟德尔的研究在当年未受到应有重视的重要原因。他开始怀疑所谓孟德尔式因子（今日的基因）是否真的独立存在和自由组合——即著名的孟德尔分离定律和孟德尔自由组合定律。

　　到了1909年，摩尔根认为孟德尔得到的赞誉超过了他学说的真实价值，甚至有将遗传学研究导入了歧途的可能性，也许只有豌豆才符合孟德尔所发现的遗传规律。因此，他在美国育种协会的一次著名会议上发表尖刻评论，抨击人们对孟德尔学说的盲目热情，“当今，在解释孟德尔学说的过程中，一些事实很快被转换成‘因子’。如果一个因子不能解释事实，那就找来两个因子；如果两个仍然不够，就造出三个因子来。为了解释实验结果，有时得乞灵于这种超级戏法。要是我们过分轻信，就会受到蒙骗，觉得实验结果得到了圆满解释；殊不知人们想出这些解释，其目的只不过是为了解释实验结果。我们从事实倒退到‘因子’，然后叫一声‘变’，又由这臆造出来的因子来解释事实……”在清晰的知道孟德尔式遗传定律的适用情况的今天，这段讲话中体现出的科学研究内涵，值得每一个真的愿意明了科学是怎么发展起来的人深思。

    “用进废退”的果蝇　　
　　
　　现在是果蝇登场的时候了。在那个遗传学萌芽时期，百家争鸣的时代，人们使用过多种生物作为实验对象，然而果蝇却别具遗传学研究的独特优势。它繁殖迅速且后代数量惊人，一只雌性果蝇在其约十四天的生命周期中可产卵上千，而且饲养方便并廉价，只需一点点香蕉即可。
　　不过，在那个时代，人们尚无今日之模式生物的想法，那还得等到摩尔根成功的建立经典遗传学说以后，人们对此才会有深刻体会。果蝇要飞进摩尔根的视线需要别的原因才行，前面的“广告词”纯属事后诸葛般的解释。
 
　　此时的摩尔根正迎来人生创造力的鼎盛时期，他不仅质疑孟德尔学说，对染色体学说也持怀疑态度，而更强调细胞质的作用，尤其在生物性别是如何被决定的问题上。在那个时期，他经常同时进行几十个实验，验证流行的假说以及自己的猜想，其中的大多数实验都走入了死胡同。虽然摩尔根并不相信拉马克的获得性遗传学说，但他的用进废退学说似乎很有道理。当然实验才是一切，个人情感并不重要。果蝇这个传代迅速的昆虫，看起来是个很好的验证工具。1908年，摩尔根让他的研究生佩恩——曾研究过无眼盲鱼——用果蝇验证用进废退学说。佩恩在窗台上放香蕉诱捕不幸的果蝇，在长达两年的时间里，将它们置于黑暗中繁殖。试图通过在黑暗的环境中传代果蝇，以产生一种丧失视觉甚至眼睛的果蝇。结果自然是让人失望，两年的时间太短，不足以发生什么了不起的变化。
　　
　　1904年，发现月见草突变现象的德弗里斯提出突变应该可以通过人工方法诱发，比如新发现的伦琴射线（X射线）和居里射线（居里夫人发现的放射性镭）。摩尔根曾经拜访过德弗里斯，认为突变论比自然选择更适合用来解释生物进化。在验证用进废退失败后，他和佩恩一起再次使用果蝇，试图通过某种人工方法诱使其突变。他们用射线照射它，不让它睡觉整日整夜的摇动它，给它喝糖水、咸水、酸水或碱水，改变光照强度时间等等，一切能想到能做到的“蠢事”似乎都做了，然而果蝇们不为所动，伤透了摩尔根的心。当布林莫尔学院的老同事罗斯?哈里森来访时，他沮丧的心情也到达顶点。

　　事实上，摩尔根不是第一个使用果蝇来研究突变的人。最初是哈佛大学的卡斯尔提出使用果蝇来进行研究，他的学生伍德沃德使用它来做近交研究，他还将果蝇推荐给了卢茨。卢茨利用果蝇发现了一种突变，当摩尔根对人工诱变产生兴趣时，他推荐了他所研究的果蝇给摩尔根。于是摩尔根的实验室有了两种家系的果蝇，一种来自佩恩诱捕的野外果蝇，另一种来自卢茨，这给后来的果蝇传奇带来了一点小波折。(作者:逍遥 来源:《生命世界》2007年第4期)

延伸阅读:

• 生命科学研究中常见模式生物简介 (3)
• 模式生物与发育生物学-童话般的科学故事 (0)
• 模式生物-果蝇：生命科学的功臣 (0)
• 模式生物-果蝇简介 (2)
• 模式生物-果蝇对基因组研究的贡献概述 (3)