从端粒酶到生命起源

发布时间：12年03月08日

编译金桃

　　2009年诺贝尔生理学或医学奖同时授予了伊丽莎白·布莱克本(Elizabeth H.Blackburn)、卡罗尔·格雷德（Carol Greider）和杰克·绍斯塔克（Jack W.Szostak）三位科学家，以表彰他们在端粒酶研究领域的成果。

　　绍斯塔克，1952年生于伦敦，在加拿大长大。他曾先后就读于加拿大麦基尔大学和美国康奈尔大学，并于1977年在康奈尔大学获得博士学位。绍斯塔克自1979年开始在哈佛大学医学院任教，是马萨诸塞综合医院遗传学教授，并同时任职于美国霍德·休斯医学研究所。虽然绍斯塔克因端粒酶获得诺奖，但他的研究重点已经转向探索生命起源。最近，《纽约时报》记者在波士顿采访了绍斯塔克，以进一步了解他的新研究。

诺贝尔奖得主杰克·绍斯塔克的工作重点从端粒酶转移到了生命起源研究

缘起端粒酶

　　绍斯塔克回忆说，10月份的那个夜晚，在得知荣获2009届诺贝尔医学奖之前，他正沉沉入睡。

　　“我一晚上的睡眠也不想错过，因为工作早在上世纪80年代就已经做完了，”绍斯塔克博士在马萨诸塞州实验室里笑着说道，“那是旧工作。”

　　正是这“旧工作”曾让他获得了拉斯克奖以及诺奖，帮助人们确定了染色体两端端粒的性质和生物化学作用。了解这些可能是人类解开癌症和细胞衰老秘密的关键。

　　问：端粒的研究是您的终身工作吗？

　　答：某种程度上这只是工作的一部分，在研究端粒之前我研究的是基因重组。细胞在遇见破损的基因片段时会怎么样呢？细胞不喜欢这样的片断，它们会尽可能地解决这个问题。如果染色体出现断裂，细胞会用完好的染色体来修复断裂处。这一过程称为重组，也是我一直在研究的内容。

　　现在，端粒：位于染色体两端，像帽子，它们不重组。1980年的一天，我听了利兹（他的同事是伊丽莎白·布莱克本）在会议上谈论端粒的行为。伊丽莎白研究的基因与我研究的物质形成了对比，引起了我的注意。我想知道是怎么回事，所以随后就给他写了信。

　　问：你们一起发现了什么？

　　答：我们知道了正常染色体末端是什么样，我们找到了其基本的生化特性，同时也表明不同有机体都拥有这种特性。我们找到了一种酶，端粒酶，用以增加染色体两端的基因来平衡细胞生长过程中基因的自然损失。

　　之后，业界中人开始认识到端粒的重要性，对端粒的研究也随之展开。很明显，端粒上损失的基因可能与衰老有关。随后结果还表明，几乎所有的癌症细胞中，由于端粒酶的开启使它们能够无限增长。当然，我们很久以前做的工作很好，也证明是很重要的！但事实是我的工作已经从不同的方面展开了。

转向生命起源

　　问：您现在在研究什么？

　　答：生命的起源。在我的实验室，我们感兴趣的是地球初期化学物质是如何转化为早期生物的。咱们回到地球初期――让我们说是一定时间内的第一个五亿年。组成生命基石的合适化学物质已经产生了，你就拥有了点燃生命火花的合适分子。这些化学物质是如何聚集起来并组成细胞的呢？你想使东西生长、分裂，最重要的是展示达尔文的进化论。我们的研究是尝试使其在实验室里发生，用正确的方法把简单的化学物质放在一起，试图形成一个看似地球早期自发形成的非常简单的细胞。

　　问：您研究到何种程度了？

　　答：或许可以说我们研究了一半。

　　我们认为一个原始细胞必须包含两部分。首先，要有细胞膜，作为细胞和地球上其他物质的分界。然后就是要有遗传物质，执行对细胞有用的功能，使细胞能够复制和遗传。我们对细胞膜的认识已经很合理，难点在于遗传物质，化学物质则更复杂。我们已经解决了像核糖核酸（RNA）这样的分子，在细胞还不具备现代人体细胞中所拥有的酶、生物物质和蛋白质机制之前，就已经可以复制的问题。

　　问：对于在一个科学领域已经取得重大突破的研究员来说，转移到另一个完全不同的领域是件很不寻常的事。您为何要转变研究领域呢？

　　答：80年代中期，端粒的问题越来越明显，并且其他人对端粒的定位也非常清楚了。我不是喜欢竞争的人，特别不喜欢那种做了一定工作后却没有任何影响的感觉。如果要做什么，就要有意义，对吧？

　　我在哈佛学习了大约一年，来寻找可以做的其他事情。我发现认知神经学非常迷人，但似乎太难了。核糖核酸的结构研究也很有必要，因为它可能是解开地球上生命起源的关键。

　　问：到现在为止研究这个问题有25年（四分之一个世纪）了，您是否厌倦了呢？

　　答：不，因为这不是一个庞大到最后才可以发现有趣的问题，事实上，这个问题可以分解成一系列小的问题，每一个都会有它的有趣之处，最后都会很好地融合在一起。

　　例如，我们已经取得的进展：如何制作原始的细胞膜。别人已经研究出了普通粘土矿物质，蒙脱石，在核糖核酸的形成中所发挥的作用。实验室研究也表明这有助于膜的形成并运输核糖核酸进入细胞膜。

　　问：实际上，您是想在实验室制造生命。本质上您试图用培养皿来证明进化理论。宗教原教旨主义者是如何看待您的研究的？

　　答：在有关粘土的研究结果发表后，我们收到许多原教旨主义者的电子邮件：“哦，原来是如此美妙。我们很高兴你的研究结果几乎与圣经和古兰经中写的一样。”在《创世纪》中，生命开始于粘土。

令人兴奋的尝试

　　问：在加拿大长大，您是否也是一个在厨房做化学实验的孩子？

　　答：我们做的事情很可笑，也非常危险，但令人兴奋。我记得1967年，美国宇航局（NASA）阿波罗一号火箭发生的可怕火灾烧死了三名宇航员，那时我父亲制造了纯氧，我们点着了小烧杯，突然，冒出了不可思议的喷射火，你可以想象发生了什么。

　　如今在家里已经不可以做这些了，我想，有很多孩子由于做这些东西而失去了眼睛和四肢，所以这种担忧是可以理解的。不过，孩子们需要对看到的东西产生兴奋。我11岁的小儿子喜欢化学，找到让他兴奋的尝试是个挑战。