对于养细胞的科研狗来说,DMEM 简直要比大米饭还要亲切:毕竟,人饿两顿可以,细胞饿一点都不行。
DMEM 是 Dulbecco's Modification of Eagle's Medium 的缩写,顾名思义,是杜尔贝科(Dulbecco)在 Eagle 的最低限度培养基的基础上改良而来的。
自从 DMEM 在杜尔贝科的实验室里诞生,它在养细胞方面的极佳效果逐渐广为人知。随着 DMEM 被商品化,它漂洋过海来到世界各地,静静地躺在每一个细胞实验室的冰箱里,成为实验中最不起眼但依旧是最不可或缺的那一环。正因为有了它,研究人员们才得以探究病毒如何影响生物体,或者观察细胞为什么会癌变。
尽管近年来有部分科学家指出 DMEM 的配方过于简化,可能会使实验结果出现偏差——类似于只给人提供让他活下去的食物,以此来研究人的健康状况;这是后话,不可否认的是,在过去 60 年间,数以万计的实验室都深深依赖着 DMEM,被它养活的细胞们出现在数不清的论文中。
而发明 DMEM 的雷纳托·杜尔贝科(Renato Dulbecco),正是我们今天故事的主角——比起他那丰富绚丽的人生历程,和他在分子生物学研究进程中的重要地位,发明 DMEM 几乎可以算他最不起眼的成就了。
战火中颠沛流离的前半生
雷纳托·杜尔贝科 1914 年出生于意大利南部的卡坦扎罗。一战的烽火逼得一家人先后搬迁至意大利北部的都灵和悉内奥,并最后定居于因佩里亚。杜尔贝科在这里安稳地度过了自己的小学与中学时代。
杜尔贝科很早慧,从小就喜欢捣鼓东西,少年时曾独立组装了一台能够收听歌剧的晶体管收音机。在学习上他也非常突出,在众多学科中尤擅物理。中学高年级时,他已可以指出物理课本上的印刷错误了。
说起来,古今中外的学生在面对课本上错误的时候,反应大概是一样的。曾经有一位同学担心地问杜尔贝科,如果课本上错误的内容正好出现在考试试题中,该怎么回答呢?「当然是回答正确的内容!」杜尔贝科不假思索地答道。在他看来,坚持真理才是最重要的事情,绝对不能为了得分而向错误妥协!
在求真的精神指引下,杜尔贝科一步一步地走上成为一名伟大科学家的道路。
1930 年,16 岁的杜尔贝科高中毕业,入读都灵大学,尽管对数学和物理有着浓厚的兴趣,但他最终选择了药学专业——不知道这在当时算不算天坑。药学专业的基础课之一是生物学。大一刚结束,杜尔贝科就被生物学深深地吸引了,转而学习病理学和病理解剖学,并最终取得学位。
当时的都灵不仅有两支受人尊敬的足球俱乐部,还有一批后来的诺奖得主。杜尔贝科在朱塞佩·列维(Giuseppe Levi)的课题组很幸运地与师兄萨尔瓦多·卢利亚(Salvador Luria)和大师姐丽塔·莱维·蒙塔尔契尼(Rita Levi-Montalcini)成为好朋友。前者后来获得 1969 年诺贝尔生理学或医学奖,后者后来获得 1986 年诺贝尔生理学或医学奖。
美好的求学时光很快过去。1936 年杜尔贝科大学毕业。二战硝烟暗潮涌动,杜尔贝科应征入伍担任军医,被派往前线,先后去了法国和苏联。在俄罗斯负伤后,他回到家乡休养。
他回忆起当年在停在华沙的列车上看见身着黄星布的铁路工人时,问他们为什么这么穿着时被告知,这些工人是犹太人,一旦修路任务完成就要被枪杀,闻之他非常惊骇。「这是我的转折点,」他在口述历史中说。
在他康复后,他没有返回部队而是加入了距都灵40英里以外的村庄参加了抵抗运动。他留在村里照料受伤的游击队员一直到战争结束。德国投降后,他参与了都灵的全国解放委员会,后加入了战后的市议会。
但很快他对政治厌倦,选择回到都灵大学,学习物理并进行生物学研究。
没有直接参与实验,依然分享诺奖
战后的欧洲百废待兴,学术研究注定不是政府要支持的优先项目。迷茫之际,杜尔贝科收到了大洋彼岸的召唤。
1947 年,刚拿到美国身份并在印第安纳大学站稳脚跟的卢利亚想起自己还有位才华横溢的师弟——杜尔贝科,就邀请他到美国一起研究噬菌体。
杜尔贝科欣然前往,并在那里认识了卢利亚的第一位研究生詹姆斯·沃森(James Watson)——没错,就是那个因揭示 DNA 结构而获得 1962 年诺奖的沃森。
杜尔贝科不负众望,仅用两年时间就在卢利亚的实验室发现了噬菌体的光复活现象。当时卢利亚的合作者德尔布吕克(Max Delbrck,与卢里亚一起获得 1969 年诺奖)也在研究噬菌体,就邀请杜尔贝科到加州理工学院。在那里,杜尔贝科继续自己动物病毒方面的研究,并建立了病毒定量的噬斑法。
在 1950 年代后期,他招收了霍华德·特明(Howard Temin)作为研究生,特明对劳斯肉瘤病毒(RSV)的研究引起了杜尔贝科对肿瘤病毒领域的研究兴趣。杜尔贝科在研究多瘤病毒时还发现,某些类型的病毒感染正常细胞后会导致病毒的 DNA 和宿主的 DNA 结合在一起,从而导致这些细胞发生转化现象。
特明在毕业后继续研究 RSV,在 1965 年提出「前病毒假说」:RSV 进入宿主细胞后,先将 RNA 转变成 DNA,然后再整合到宿主细胞的 DNA 从而实现转化。
1970 年,特明和巴尔的摩(David Baltimore)两个小组几乎同时独立地发现了逆转录酶的存在,改写了中心法则。
巴尔的摩的引路人也是杜尔贝科——1965 年,巴尔的摩被杜尔贝科聘为拉荷亚新成立的索尔克生物学研究所的独立研究员。
尽管杜尔贝科从未直接参与特明和巴尔的摩的任何一项实验,但 1975 年杜尔贝科依然与特明和巴尔的摩分享了诺贝尔生理学或医学奖,因为杜尔贝科教给了他们做出发现的方法。三人同获诺奖,一时传为佳话。
站在巨人的肩膀上,成为巨人
杜尔贝科的研究以肿瘤病毒入手,最后落脚到细胞遗传物质间的相互作用,是一项革命性的发现,人类从此能够更好地理解和抗击癌症。然而,杜尔贝科对生物学和医学界的贡献远不止于此。
早在加州理工学院研究动物细菌时,杜尔贝科就和玛格丽特·福哥特(Marguerite Vogt)博士一起发展了一种能确定细胞培养液中脊髓灰质炎病毒数量的方法,从而为以后萨宾脊髓灰质炎病毒疫苗的开发打下了基础。
1950 年代后期的一系列实验,杜尔贝科指出「某些病毒能将自己的基因导入到受感染的细胞,由此触发了该细胞不受控地增殖,这正是癌症的典型特征。」这一发现提供了首个坚实的证据,表明癌症是因基因突变而致,这是一个足以改变科学家对癌症和致癌物观念的革命性发现。
1986 年,杜尔贝科在 Science 上撰文,认为对人类基因组的测序将成为肿瘤研究的关键转折点。同年,杜尔贝科和其他科学家联合发起了「人类基因组计划」,这项被誉为生命科学领域的「登月计划」于 1990 年正式启动。
不久前,人类基因组计划宣布取得了里程碑式的进展:国际科学团队端粒到端粒(T2T)联盟首次完成了对整个人类基因组的完整测序,完整结果已在 Science 杂志发表,并作为当期封面。
值得一提的是,虽然杜尔贝科在大学担任过教授职位,甚至获得过诺贝尔奖,但他实际上未曾拥有过博士学位。显然,这丝毫不影响他在生物学和医学领域所做出的卓越贡献。
杜尔贝科所处的年代还是分子生物学的蛮荒年代,彼时也没有「天坑专业」的说法,一片混沌之中处处都是未知,但也处处都是宝藏。杜尔贝科等人打开了分子生物学的画卷,开启了人类基因组的宝箱,推动着人类对于生物学的探索之船驶向了新的海域。
投稿:zhanglanxin@dxy.cn
题图:Britannica
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