圖:第十屆邵逸夫獎(jiǎng)生命科學(xué)與醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)獲得者。左起:邁克爾·楊(Michael W Young)、杰弗理·霍爾(Jeffrey C Hall)、邁克爾·羅斯巴殊(Michael Rosbash)。來(lái)源:香港《大公報(bào)》
據(jù)香港《大公報(bào)》報(bào)道,所有生物都有自己的作息規(guī)律:人類晚上出現(xiàn)倦意、貓頭鷹晝伏夜出、花朵白天開放晚間收攏……我們通常稱這些晝夜節(jié)律叫“生物鐘”。雖然這個(gè)名詞大家耳熟能詳,但關(guān)于其本質(zhì)及運(yùn)作模式一直如蒙娜麗莎微笑般讓人捉摸不透。
第十屆邵逸夫獎(jiǎng)生命科學(xué)與醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)獲得者杰弗理·霍爾(Jeffrey C Hall)、邁克爾·羅斯巴殊(Michael Rosbash)及邁克爾·楊(Michael W Young)沿著已故西摩·本澤(Seymour Benzer)的研究,用三十年時(shí)間探索生物鐘奧秘,終于揭開其神秘面紗,找到了操控晝夜節(jié)律的分子機(jī)制。
在他們之前,西摩·本澤曾在果蠅身上發(fā)現(xiàn)一個(gè)基因,它經(jīng)過(guò)變異,可以將果蠅的生物鐘調(diào)快、調(diào)慢,甚至關(guān)閉。雖然這未解釋生物鐘如何運(yùn)作,但踏出關(guān)鍵一步。在西摩啟發(fā)下,本屆邵逸夫生命科學(xué)與醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)三位獲獎(jiǎng)?wù)呃没蜃儺惞,做了一些開創(chuàng)性實(shí)驗(yàn)。
周期基因決定生物鐘
他們的研究在1984年取得第一個(gè)突破:他們發(fā)現(xiàn)若改變果蠅體內(nèi)一組特定基因,其晝夜節(jié)律就會(huì)被改變,這組基因被命名為周期基因(period gene,簡(jiǎn)稱“the per”)。這個(gè)發(fā)現(xiàn)向人們揭示出天然生物鐘是由遺傳基因決定的。
在此基礎(chǔ)之上,霍爾和羅斯巴殊有了第二個(gè)突破。他們發(fā)現(xiàn)果蠅腦內(nèi)周期基因的核糖核酸(mRNA)和蛋白水平呈晝夜節(jié)律性變動(dòng)──它們?cè)谠绯繚舛容^低,而夜晚濃度升高。香港中文大學(xué)生物醫(yī)學(xué)學(xué)院教授陳文樂(lè)解釋稱,周期基因的高濃度核糖核酸及蛋白讓人產(chǎn)生睡意,因此人們晚上想睡覺(jué)。
發(fā)現(xiàn)控制晝夜節(jié)律
之后,三位科學(xué)家進(jìn)一步深入研究,發(fā)現(xiàn)更多與生物鐘有關(guān)的基因(9至12組),并研究出他們的產(chǎn)生、運(yùn)作機(jī)制,了解這些基因的mRNA及蛋白是怎樣控制晝夜節(jié)律的。令人欣喜的是,這些控制果蠅晝夜節(jié)律的機(jī)制,也適用于其他生物,包括人類。
陳文樂(lè)表示,三位獲獎(jiǎng)?wù)叩难芯,利用?jiǎn)單的生物(果蠅)為模型,取得重大發(fā)現(xiàn),對(duì)生物學(xué)家來(lái)說(shuō)板具革新意義。另外,他們的成果為生物及遺傳研究開拓出一片廣闊新領(lǐng)域,“生物鐘及生理控制機(jī)制研究在八十年代前完全無(wú)人問(wèn)津,沒(méi)人嘗試過(guò)!
霍爾激動(dòng)地表示,有些人曾經(jīng)對(duì)基因研究嗤之以鼻。他說(shuō),過(guò)去有些哺乳動(dòng)物學(xué)家試圖找出哺乳動(dòng)物生物鐘運(yùn)作機(jī)制,但一無(wú)所獲!熬攀甏暗亩嗄昀铮瑳](méi)人嘗試從基因變異角度研究哺乳動(dòng)物生物節(jié)律,他們甚至在公開會(huì)議上拿它開玩笑!他們覺(jué)得從基因角度出發(fā)是愚蠢的,不會(huì)有任何發(fā)現(xiàn)!
事實(shí)證明,基因?qū)ι镄袨橛绊懢薮蟆A_斯巴殊表示,雖然目前他們的研究尚不能解決人們睡眠節(jié)奏遺傳病或需倒時(shí)差等問(wèn)題,“但相信建立在現(xiàn)有基礎(chǔ)上,這些問(wèn)題都將解決,或許不是現(xiàn)在,不是我們,但相信將來(lái)會(huì)有突破。”