思想散步分享 http://blog.sciencenet.cn/u/fqng1008 前三十年写日记,后三十年写博客

博文

胞核移植,核酸诱导——童第周院士与克隆鱼和“童鱼”的故事

已有 421 次阅读 2026-2-15 09:46 |个人分类:读书笔记|系统分类:科普集锦

 微信图片_20260212160517_1363_2.png

第周(左一)与同事在实验室

1977年的一天,著名画家吴作人先生将一幅题为《睡莲金鱼图》的画作,送给了一位特殊的科学家。画面中,五条金鱼在墨色的荷叶与盛开的荷花间穿梭嬉戏。细心的人会发现,打头那条红色金鱼,长着与众不同的单尾鳍——它既像金鱼,又像鲫鱼。

吴作人先生给这条奇特的鱼儿起了一个特别的名字——“童鱼”。

这个“童”字,来自另一位老人。他,就是被誉为“中国克隆之父”的童第周院士。

01  乡村教师家里走出来的实验胚胎学家

1902年,童第周出生在浙江鄞县一个乡村教师家庭。他从小跟随父亲读私塾,父亲用“水滴石穿”勉励他好好学习功夫不负有心人,童第周如愿考取了省内知名的宁波效实中学。但由于英语、数学基础差,第一学期期末考试平均分只有45分,被学校要求退学或留级。在他的再三恳求下,学校才同意他继续跟班试读一学期。

接下来的半年,他每天天不亮就起床,在路灯下读英语、背课文;晚上寝室熄灯后,他还悄悄跑到厕所边的路灯下学习。第二学期,他的平均分达到70多分,几何更是考了100分。这段经历塑造了他一生坚韧不拔的性格。

后来,童第周考入复旦大学哲学系心理学专业。1927年毕业后,由中央大学生物系主任蔡堡推荐,到南京中央大学(今南京大学)生物系任助教,从此踏上探索生命奥秘的道路。

1930 年,童第周在亲友资助下远渡重洋,来到比利时首都布鲁塞尔比京大学留学,师从当时欧洲著名的布拉舍教授和达克教授,开始了胚胎学的研究。他在那里他打下了扎实的研究基础,练就了一双灵巧的实验之手。

研究胚胎学经常要做卵细胞膜的剥除手术,当时有一项难度很高的青蛙卵膜剥除手术,多年来没人能完成。青蛙卵只有小米粒大小,外面紧紧地包着 3层像蛋白一样的软膜,因为卵小膜薄,手术只能在显微镜下进行,一不小心就会把蛙卵弄破,童第周经过成百上千次的练习,终于掌握了这种剥除技术。布拉舍教授知道后,特意安排了一次观察实验课。

实验课上,童第周像高明的外科医生一样,用灵巧的双手拿一根钢针在青蛙卵上刺一个小洞,胀得圆滚滚的青蛙卵马上瘪下来,再用钢镊子往两边轻轻一挑,卵膜就被干净利落地剥落下来。布拉舍教授兴奋地说:“这个小个子真行!”童第周剥除青蛙卵膜手术的成功,一时传为佳话。

1931年夏天,教授带着这位心爱的学生来到著名的科研中心法国海滨实验室,这次要为直径不到 1/10 毫米的海鞘卵子做外膜剥除,童第周再次顺利完成。童第周精湛的实验技术,让云集此地的国际同行十分钦佩。

童第周不仅用这双手做了很多高难度的实验,也写出了很多高水平的论文,当他获取博士学位时,已经是一个非常有名的实验胚胎学家了。

1934年,童第周的老师达克教授曾劝他:“你的国家这么困难,在这里我可以给你申请特别博士。”童第周却说:“不,我要回去,我是中国人!”

02  烽火岁月里的显微镜

回国后,时逢国难当头,童第周先后辗转到成都中央大学医学院、四川李庄同济大学、重庆北碚复旦大学、青岛山东大学担任教授,并在极为困难的条件下进行科学研究工作。

抗日战争期间,童第周随学校迁至四川宜宾的李庄。一天,童第周在镇上的旧货摊上见到了一架德国蔡显微镜,他高兴极了。作为实验胚胎学家的夫妻俩,竟然连个像样的双筒显微镜都没有。为了更好地完成学校的科研工作,他们拿出所有积蓄,把夫人的首饰当了,还向亲友借钱,才买下这台旧显微镜。六万五千大洋,相当于夫妻俩两年的工资。

从此,没有电灯,他就在阴暗的院子里利用天然光在显微镜下从事切割和分离卵子工作;没有培养胚胎的玻璃器皿,就用粗陶瓷酒杯代替,所用的显微解剖器只是一根自己拉的极细的玻璃丝,实验用的材料蛙卵都是自己从野外采来的。雨天就点上煤油灯做实验,他矢志不渝地致力于探索生命的奥秘,在脊椎动物、鱼类和两栖类动物的卵子发育能力研究方面取得了重要成果,引起了国际生物学界的普遍关注,他的座右铭是:“应该记住,我们的事业需要的是手,而不是嘴。”

1942年,英国著名生物学家李约瑟来到中国李庄,特意拜访童第周。当他走进那间不到20平方米的实验室时,简直不敢相信自己的眼睛:屋里没有电,几张破旧的桌子上,摆着最简单的瓶子罐子,唯一的贵重器材是一台双筒显微镜。

李约瑟问:“你们怎么采光?”

童第周笑着回答:“我们可以把桌子搬到外面,利用太阳光。”

李约瑟无法相信,他近些年在英国权威杂志上读到的童第周的论文,竟然是在这样的条件下完成的!他惊愕地问:“布鲁塞尔有那样好的实验室,你为什么一定要到这样的地方来呢?”

童第周的回答只有五个字:“我是中国人。”

李约瑟被深深打动。临别时,他赠送给童第周自己编写的书籍,并在后来的报告中向世界介绍了这位“困在沙漠里的金鱼”——中国最优秀的胚胎学家。

03  “细胞核”搬家实验:克隆鱼诞生

早在布鲁塞尔学习时,童第周就开始思考一个问题:仅仅是细胞核包含了个体发育所必须的全部遗传物质吗?如果一个物种的卵核被其他物种的细胞核所代替的话,将会发生什么?这实际上是胚胎产生与发育过程中细胞核与细胞质的相容性问题。当时的主流观点认为,细胞核是遗传信息的唯一载体,细胞质只是被动的“营养环境”。

作为一名实验胚胎学家,在数十年的研究经历中,童第周开展的研究涉及诸多领域,包括胚胎学、细胞生物学及遗产学,利用了不同的生物模型,例如海胆、文昌鱼及硬骨鱼类。他一直对这个疑问充满好奇,但那时候没有成熟的条件来验证。

到了1952 年,美国科学家罗伯特·布里格斯与托马斯·金首次通过将蝌蚪体细胞核植入去核蛙卵(将囊胚细胞的细胞核注入到同种生物的去核卵),发育为成体青蛙完成了这项工作。这给童第周带来了极大的惊喜,他意识到,卵细胞核的显微操作可能是找到答案的一种有效手段。

什么是细胞核移植?你可以想象:每个细胞就像一个鸡蛋,蛋黄是细胞核,蛋清是细胞质。细胞核里藏着我们的遗传信息(就像建筑师的设计图纸),而细胞质则为细胞核提供营养和能量(就像施工队)。童第周想做的,就是把一个鱼的细胞核,放进另一个去掉核的鱼卵里,看看会发生什么。

1958年,童第周也决定进行这一“细胞核移植”实验。与罗伯特与托马斯不同的是,他们是在鱼类而不是两栖动物中进行。在经历了数年的不懈努力和无数次的失败后,童第周与他的同事们成功地创立了他们自己的显微操作体系。通过一个外形不佳但方便易用的装置,他们将雄性亚洲鲤鱼的细胞核转移到雌性亚洲鲤鱼的去核卵细胞中,从而产生了世界上了第一群克隆鱼。

童第周团队的原始论文《鱼类细胞核的移植》1963年发表于《科学通报》,这是中国学者在国际上最早将核移植技术成功应用于鱼类的记录。遗憾的是,由于实验结果只用中文发表,缺乏必要的数据,这项研究的重大科学意义并没有被国际科学界所关注和认识。

随后,童第周和夫人叶毓芬带领团队,成功将金鱼的细胞核移入去核的鳑鲏鱼卵中,详细观察了世界第一批异种克隆鱼不同时期的胚胎生长情况。这是1965年的工作,成果发表在1973年的《动物学报》上

04  “童鱼”诞生:一场神奇的“遗传手术”

如果说60年代的克隆鱼是“换核”的奇迹,那么70年代的“童鱼”,就是一场更加神奇的“遗传手术”。

1973年,童第周与美国坦普尔大学牛满江教授合作,做了一个大胆的实验:他们从鲫鱼成熟卵细胞的细胞质中提取出核糖核酸(mRNA)——这是一种负责传递遗传指令的分子。然后,他们用比头发丝还细的玻璃针,将这种mRNA小心地注射到金鱼的受精卵里。

实验结果令人兴奋:在长大的320条小金鱼中,有106条出现了惊人的变化!金鱼原本标志性的双尾鳍,变成了鲫鱼那样的单尾鳍。这些鱼披着金色的鳞片,却长着鲫鱼的尾巴——它们就是后来被国际生物学界命名为“童鱼”的新生命。

童第周没有止步于此。1975年,他们又将鲤鱼的mRNA注入金鱼受精卵,22.3%的个体呈现鲤鱼性状。1976年,他们甚至完成了蝾螈(两栖类)与金鱼(鱼类)的跨纲实验,同样获得了成功。

这些实验告诉世界一个真理:遗传性状的形成,既需要细胞核的指挥,也需要细胞质的配合。细胞质里的物质(比如mRNA)可以进入细胞核,影响基因的表达。在当时“DNA唯一遗传”的主流观点下,童第周的发现堪称石破天惊!

05  最后的报告

1979年3月6日,杭州。浙江省科学大会正在举行,77岁的童第周走上讲台。他精神矍铄,向大家描绘着生物技术造福人类的灿烂前景。突然,他的话停了下来,身体一晃,晕倒在讲台上。

心脏病突发。人们慌忙把他扶下去,劝他立即住院。10分钟后,老人却坚持着再次走上讲台,硬是完成了那场报告。

走下讲台时,他疲惫不堪。面对医生的住院建议,他摆摆手:“已经到了春暖花开、鱼产卵的季节,我要回去安排工作。”

3月30日,童第周因病逝世,享年77岁。他为中国科学事业,战斗到了生命的最后一刻。

1980年,童第周主持撰写的论文《鲤鱼细胞核和鲫鱼细胞质配合而成的核质杂种鱼》发表于《中国科学》第4期。这是世界首例发育成熟的异种间胚胎细胞克隆动物的完整报告,其科学意义不亚于1996年的多莉羊。

然而,这篇论文仅以单位署名,作者备注在单位之内。彼时中国尚未建立规范的“通讯作者”“纪念作者”署名制度,这篇遗作竟成“无主文献”。在Web of Science上,该文的引用率至今为零。

2005年,汤姆森科学信息研究所(ISI)出版《庆祝之年》专刊,将“中国科学家在1981年培育出第一条克隆鱼——鲫鱼”列为20世纪世界克隆领域的突破性成就,与多莉羊并列。此时,距童第周离世已26年。为此,朱作言院士等在Protein & Cell发表了《生物克隆技术之父——童第周》。

06  童第周精神:照亮科学之路

今天,当我们看到中国科学院神经科学研究所克隆猴“中中”和“华华”诞生,当基因编辑技术如火如荼地发展,当干细胞治疗展现出巨大潜力时,我们不应忘记,这条道路的起点是童第周院士在简陋实验室里对小鱼胚胎的探索。

从一条小鱼开始,童第周用他的一生告诉我们:

科学需要敏锐的眼睛——他从微小的金鱼卵中看到了生命的大奥秘。

科学需要灵巧的双手——他用自制的玻璃针完成了看似不可能的操作。

科学需要坚定的信念——他在最困难的年代从未放弃对真理的追求。

科学需要无私的奉献——他将所有精力和智慧献给了祖国的科学事业。

亲爱的小读者,也许未来的某一天,你也会站在显微镜前,观察着某种微小的生命。当你遇到困难时,请想起童第周爷爷的故事,想起他在战火纷飞年代里对科学的不离不弃,想起他用最简单工具做出的最伟大发现。

科学的道路从来不平坦,但正是像童第周这样的先驱者,用他们的智慧和勇气,为我们点亮了前行的路。而这条路,正等待着你们——未来的科学家——继续开拓,走向更远的远方。

微信图片_20260212174235_1365_2.png

童第周的童鱼标本(左)及吴作人先生的画作《睡莲金鱼图》(右)

左:在中国科学院海洋所标本馆一进门最显眼处,有一个用玻璃罩罩住的标本,其通体呈淡黄色,外形整体像金鱼,但尾巴有所不同。这是标本馆的镇馆之宝——一号标本“童鱼”(童第周长子童孚中捐赠)

右:1977年,画家吴作人赠给我国著名生物学家、“中国克隆之父”童第周一幅《睡莲金鱼图》。画面中,5条金鱼穿梭于墨色荷叶与绽放荷花间,其中一条红色金鱼,有着特别奇特的单尾鳍。它也有一个特别的名字——“童鱼”。



https://blog.sciencenet.cn/blog-279293-1522399.html

上一篇:转基因鱼,一波三折——朱作言院士从鲫鱼到冠鲤的探索历程
下一篇:近代活力论与机械论、化学学派的博弈
收藏 IP: 120.231.209.*| 热度|

0

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (0 个评论)

数据加载中...
扫一扫,分享此博文

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )

GMT+8, 2026-2-15 20:08

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部