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童第周:荒地里的科学实验

晴耕雨读 作者:张冠生 著


童第周:荒地里的科学实验

童第周的科学天赋和实验才智,在其留学比利时期间得以初步显露。

他所在的实验室,有一项多年未能完成的实验,即剥除青蛙卵的卵膜。参加过实验的人,多是用镊子固定青蛙卵,然后尝试撕开卵膜。蛙卵直径约一毫米,圆而滑,不易夹住。用力稍过,蛙卵辄破,力量不足,蛙卵滑脱。童第周来到之前,数年里,这项实验重复了数十次,从未成功。

某日,主持实验室的达克教授忽然想到,童第周到来很长时间了,总是在默默地用功,埋头做实验,不妨让他试试这个难题。童第周却不觉得为难,他先在饱满的蛙卵上刺出微孔,释放其内压,让蛙卵从鼓胀状坍成扁圆状,再用两个尖头镊子夹住其上的卵膜,巧力向两边一扯,动作干净利索,卵膜随即脱落。

达克教授亲历此过程,且见其举重若轻,对童第周更加器重。当年暑期,童第周随着达克教授到法国海洋生物研究所访问、作研究,其中一项实验是剥除海鞘的卵膜。

这个研究所,当时世界著名,每年有许多国家的科学家到此作研究。海鞘是一种海洋脊索动物,其卵大小只有青蛙卵的十分之一,而卵子本身与其围膜之间的空隙为百分之一毫米。云集一堂的国际同行想象不出,怎么能用手工剥除海鞘卵膜。

在他们的围观之下,童第周巧技重施。在显微镜下,他屏息凝神,轻轻动手,刺孔,减压,夹膜,剥离,驾轻就熟,手到擒来。国际同行交口称赞,童第周为中国科学家赢得了荣誉。

剥离卵膜的相关实验,使童第周留意到海鞘卵子受精后表面色素的流动变化。为显示其中的物质流动情况,童第周采用活体染色方法,清楚观察到了染色部分在发育过程中的趋向。据记载,李约瑟博士到这个研究所工作期间,对童第周的研究成果很有兴趣,埋下日后两人交往的伏笔。

抗日烽火中,四川宜宾的李庄,因同济大学、中央研究院、中央博物院、中国营造学社等十余家高校和研究机构先后迁驻,成为一处大后方文化中心。著名学者李济、傅斯年、陶孟和、梁思成、林徽因等相继到李庄工作时,童第周接到了同济大学的教授聘书。

1941年冬,童第周到同济大学理学院生物系任教,并在中央研究院心理学研究所兼职。战乱中,研究条件严重匮乏,同济的实验室里甚至没有一架起码的显微镜。

旧货摊上,一台德国造解剖显微镜让童第周眼前一亮。摊主索价六万元,却让他心中一暗。那是他夫妇两年工资的总数。彼时,童家生活勉强能维持——“地瓜堆在一角,天天吃地瓜”。妻子叶毓芬懂得童第周的心思,她说通了几位理解科学研究工作的亲友,借到了足够的钱,买回那台显微镜。童第周得以继续进行两栖类动物的胚胎发育研究课题。

李庄那时没有电,显微镜下的观察需要足够光源。晴天里,他把显微镜搬到室外,以日光为光源。遇阴天下雨,就在室内靠煤气灯照明。这种灯光源比较散,亮度不稳定,要看清显微镜下的微小物体,只能和灯靠得尽量近。眼睛被近距离光源刺得发痛,头脑则被汽灯高温烤得发胀。童第周就在这样的环境中坚持着当时国际生物学界的前沿课题研究,并取得了非凡的成果。

此时,李约瑟到中国来了。他代表英国政府,考察中国的科研和教育实情,特别注意到童第周的战时研究比法国海洋生物研究所时期有新进展。

李约瑟在成为著名的中国科学史家之前,有过生物化学家、胚胎学家的经历,甚至被童第周的博士导师布拉舍称作“化学胚胎学之父”。他带着同行的热诚和尊敬,于1943年5月专程到李庄看望童第周。他亲眼看到了童第周在院子里、日光下用显微镜做实验的场景,惊叹这位中国科学家在“荒地里进行实验”,却“写出那样高水平的科学论文,简直不可思议”。他回国途经印度时,专门买了一台双目显微镜,托人转送给童第周,表达他对中国科学家的尊敬和对中国科学事业的支持。

“细胞核移植”的概念,最早由一位德国科学家于1938年提出,导致一位美国科学家于1952年完成“蛙移植实验”,实现“同种克隆”,并引发克隆牛的设想。

童第周对遗传研究的国际进展动态了然于胸,借鉴克隆技术的思路和方法,推进他的细胞核、质关系研究,并落实在鱼类核移植的具体项目上,因此成为国际研究鱼类克隆技术第一人。

1961年,童第周实验小组开始细胞核的移植实验。两年后,金鱼和鳑鲏鱼的各自同种克隆成功。当年《动物学报》第15卷和《科学通报》第7期报道了他们的成果。中国因此成为英、美之后成功开展核移植研究的国家。

接着,童第周开始进行“异种克隆”研究和实验。鳑鲏鱼和金鱼的血缘关系很远,实验结果虽不理想,但可以证明生物性状的出现并不是完全受控于细胞核,细胞质也有影响。这一实验同时也使中国成为最早开展不同亚科间异种克隆实验的国家。

《童第周》一书有这样一段文字——

童第周终于用实验证实了自己的理论假设,用充分的实验证据无可辩驳地说明了细胞质在遗传上不可或缺的作用,对遗传学的发展作出了重大贡献。而且获得了一个意想不到的副产品,不仅成功地在鱼类身上重复了国外所作的两栖类同种克隆技术,而且开创了异种细胞核移植的研究先河,成了中国当之无愧的克隆先驱,而且他的成绩代表了当时国际同类工作的最高水平,因此他在克隆实验上的意义在后来甚至超过了他研究细胞核、质关系的初衷……成了他对生物学最重要的贡献之一。

遗憾的是,由于“文革”内乱,童第周的贡献没能及时披露于国际学界。英国人继童第周之后所做的相似实验,则抢先发表。中国人站在世界克隆前沿的情况反而不为人知。


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