西德尼·布倫納傳奇:從分子生物到線蟲發育

■在科學界裡,很少有人像西德尼·布倫納 (Sydney Brenner) 那樣,在研究生涯達到高峰時,毅然轉換跑道,獨自開創一個全新的研究領城,並且引領風騷半個世紀。本講為聽眾介紹這位現代生物學界中的傳奇人物,另闢蹊徑的職涯歷程。

講者|陽明大學生命科學系 周成功教授
撰文|高英哲

布倫納的故事,可以從華生跟克里克發現 DNA 分子結構的 1953 年接著說起。當時在牛津大學讀博士的布倫納,聽聞華生跟克里克建構出 DNA 模型,在他們發表論文的前一個月,特別驅車前往劍橋一探究竟,跟克里克一見如故,建立起十分友好的關係。在南非出生,拿獎學金讀書的布倫納,本來學成之後必須回到南非服務,但是在克里克的大力奔走之下,布倫納在 1956 年,於劍橋分子生物研究所獲得一席之地,才得以在英國展開他的研究生涯。

布倫納初試啼聲,是駁斥俄國物理學家喬治·伽莫夫 (George Gamow) 為了解釋 ACGT 四個鹼基,如何編排出 20 種胺基酸,所提出的「交疊三重密碼組」 (overlapped triplet code) 假設。有趣的是伽莫夫聽到布倫納跟他唱反調之後,不但鼓勵他寫成論文,還運用他美國國家科學院院士的身份,幫助布倫納在 1957 年,把論文發表在美國國家科學院學報上,這也是科學史上一段有趣的軼聞。

到了 1959 年,法國生物學家賈克·莫諾 (Jacques Monod) 提出 DNA 合成蛋白質時,可能需要用到某種充當介質的 RNA ;後來布倫納跟克里克將其稱為「訊息 RNA 」,設計出可以驗證莫諾想法的實驗,並且找上加州理工學院的馬修·梅瑟生 (Matthew Meselson) 與富蘭克林·史達 (Franklin Stahl) 的實驗室,以實驗證實訊息 RNA 確實存在。

由於華生、克里克跟布倫納的努力,分子生物學的發展突飛猛進,然而布倫納此時卻已想要挑戰新的領域。他在 1963 年寫信給時任卡文迪許實驗室主任馬克斯·佩魯茨 (Max Perutz) ,指出分子生物學既有的各大疑問,在十年內大概都會得到解答,這些工作交給其他的生物化學家去完成就好;他認為分子生物學的未來,在於發育生物學跟神經生物學。

從零開始的新領域研究工作,起初總是很寂寞的。布倫納開始研究秀麗線蟲,十年內沒有任何論文發表;在 1973 年跟他的徒弟約翰·蘇爾斯頓 (John Sulston) 發表了第一篇秀麗線蟲 DNA 分離的論文,也不是太重要的發現。再過了十年,蘇爾斯頓跟他收的徒弟 H·羅伯特·霍維茨 (H. Robert Horvitz) ,在 1983 年發表了另一篇論文,發現細胞裡有控制細胞發育到什麼階段,會自然死亡的基因;然而真正確定這個控制細胞自然死亡的基因,又是將近十年後的事了。

布倫納、蘇爾斯頓跟霍維茨他們師徒三人,因為發現器官發育和細胞程序化凋亡的遺傳調控機理,共同獲頒 2002 年諾貝爾生理學或醫學獎。俗話說「十年磨一劍」,倘若從布倫納在 1963 年,決定放下分子生物學的輝煌過往,鑽研當時乏人問津的發育生物學開始算起,都已經磨了三四把劍了。科學研究的過程,經常必須要耐得住寂寞,但是布倫納有志者事竟成的故事,也許可以做為有志投身科學之士的榜樣。

 

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