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谈家桢院士(1909—2008)
1944年春天,贵州湄潭县城西郊,一座破旧的唐家祠堂里,35岁的谈家桢正俯身在一架老旧的显微镜前。窗外冷雨敲打着残破的窗棂,屋内一盏煤油灯摇曳着昏黄的光。
他观察的是几对瓢虫杂交后产生的新一代。突然,他的目光定格在镜头里——一只瓢虫的鞘翅上,既显示了父亲的斑纹特征,又显示了母亲的斑纹特征,两种颜色“镶嵌”在一起,却没有互相掩盖或融合!
谈家桢的心跳加速了。他知道,自己可能撞见了一个前所未见的遗传现象。
多年后,他仍能回想起那个冷雨敲窗的傍晚,以及那一刻抑制不住的心跳。这只在破旧祠堂里发现的瓢虫,即将为遗传学翻开新的一页。
01 少年疑问——“我是怎么变出来的?”
1909年9月15日,谈家桢出生在浙江宁波一个普通人家。从小在教会学校念书的他,心里一直装着一个疑问。
“我小时候常对着镜子问自己:我是怎么变出来的?人又是从哪里来的?到底谁创造了世界?”
这个问题,在他心里埋了很久。1926年,谈家桢高中毕业被保送至苏州东吴大学。按理说他数学基础不错,完全可以选一个将来好找工作的专业。但他没有,他选了生物系。
“我想在科学的世界里找到答案。”
大学毕业后,他考入燕京大学研究院,师从著名遗传学家李汝祺教授。李汝祺正是我们上一篇文章介绍的那位“数苍蝇的”科学家——他是摩尔根实验室走出的第一位中国博士。在李汝祺的指导下,谈家桢开始用瓢虫做研究。
1930年到1932年间,谈家桢共收集了10193只瓢虫。他把这些瓢虫按鞘翅色斑分类,进行杂交实验,用统计学方法分析遗传规律。1934年,他的研究成果《异色瓢虫鞘翅色斑的遗传》发表在美国《自然学家》杂志上。这一年,他只有25岁。
为了进一步深造,谈家桢于1934年远渡重洋,进入美国加州理工学院摩尔根实验室攻读博士学位。摩尔根是遗传学大师,1933年刚刚获得诺贝尔奖。在这间被誉为“世界遗传学圣地”的实验室里,谈家桢如饥似渴地学习,用两年时间完成了博士论文《果蝇常染色体遗传图》。
1936年获得博士学位后,谈家桢婉拒了导师的挽留。他说:
“中国的遗传学底子薄,人才奇缺。要发展中国遗传学,迫切需要培养各个专业的人才。我,是属于中国的。”
02 战火中的西迁——湄潭唐家祠堂
1937年,浙江大学校长竺可桢向谈家桢伸出橄榄枝,聘请他为生物系教授-3。谈家桢满怀热情地回国任教,还利用在美国申请的洛克菲勒基金购置了图书资料和仪器,准备大干一场。
然而,他回国仅仅三个月,抗日战争全面爆发。
浙江大学被迫西迁。师生们带着图书、仪器和标本,一路向西南撤退,穿越2600公里,四次辗转,最终来到贵州遵义、湄潭一带。
湄潭县城的百姓热情地欢迎这批远道而来的师生。县长严浦泉多次致信竺可桢校长,邀请浙大来湄潭办学。城西湄江桥西南方向的一座破旧四合院——唐家祠堂,被划给了生物系作为实验室。
这个祠堂年久失修,四面透风。但谈家桢毫不在意,他选了两间偏房,简单收拾了一下,就打开了他随身携带的木箱。
那只木箱被同事和学生们戏称为“谈教授的百宝箱”——里面装着他的换洗衣物,更装着瓢虫遗传学研究所积累的资料文献、实验数据报告,以及有关的标本仪器。
就在这里,他和学生们开始了在战火中的科研生涯。
03 惊人的发现——“镶嵌显性”
湄潭没有电,谈家桢就用桐油灯照明。一碟桐油,几根灯草,黑烟把鼻孔熏成两根黑色的烟囱。只有看显微镜的时候,他才舍得用煤油代替桐油。
没有自来水,他们就以桶代塔,土法过滤河水,清洗试管。
没有冰箱,他们就自己挖地窖,利用地下的低温保存标本。
实验需要瓢虫和果蝇。最麻烦的是让果蝇交尾——果蝇对温度很敏感,夏天怕热,冬天怕冷。谈家桢在浙大农学院陈鸿逵教授的帮助下,把炭磨成粉,做成炭条,放在温箱里点燃一端,让炭火慢慢燃向另一端来升温。有一次炭粉条失控剧烈燃烧,温度突然上升,果蝇全部死光。他二话不说,带着学生们奔赴湄潭的各个山区,重新采集异色瓢虫标本。
就是在这样的条件下,谈家桢日复一日地观察、记录、杂交、统计。
1944年春天,那个冷雨敲窗的傍晚,奇迹出现了。
谈家桢观察瓢虫杂交后代时发现:有些瓢虫的鞘翅上,父亲的斑纹特征和母亲的斑纹特征同时显现——父亲的黑色部分显示出来,母亲的黄色部分也显示出来,两种颜色“镶嵌”在一起,而不是像经典遗传学里说的那样,一种完全掩盖另一种。
这不是普通的显性遗传!在孟德尔遗传学里,一对相对性状中,往往是一种(显性)掩盖另一种(隐性)。但在这里,父本和母本的显性性状同时显现,互不掩盖,只是“镶嵌”在一起。
谈家桢意识到,这是一种全新的遗传现象。他给它起了一个名字——“镶嵌显性”(mosaic dominance)。
多年后,他回忆起那一刻,仍然心潮澎湃:那只瓢虫“化作一束强烈的阳光,照亮了1944年那个冷雨敲窗、阴云密布的傍晚,也照亮了谈家桢的整个人生”。
04 震惊世界——论文发表在Genetics
1945年,谈家桢应邀赴美国哥伦比亚大学担任客座教授。他把在湄潭唐家祠堂的研究成果整理成论文,题为《异色瓢虫色斑遗传中的镶嵌显性》(Mosaic dominance in the inheritance of color patterns in the lady-bird beetle, Harmonia axyridis)。
1946年,这篇论文发表在国际遗传学顶尖期刊《遗传学》(Genetics)上。
消息传出,国际遗传学界震动了。同行们公认,这篇论文“丰富和发展了摩尔根遗传学说,是对遗传学的一大贡献”。谈家桢被国际同行称为“中国的摩尔根”。
更令人惊叹的是,后来获得诺贝尔奖的美国遗传学家巴巴拉·麦克林托克在发现玉米“转座因子”后,曾公开表示:她在玉米色素斑点研究上提出的“控制因子”理论,是受到谈家桢这篇论文的启发。
摩尔根本人——那位遗传学大师——在临终前对弟子们说了一句掷地有声的话:
“你们有遗传学问题,就去中国找谈家桢。”
05 祠堂里走出的“四大金刚”
在湄潭的7年,谈家桢不仅做出了世界级的发现,还培养了一批日后成为遗传学领军人物的学生。
他在湄潭招收了两批研究生。第一批有四人:盛祖嘉、施履吉、刘祖洞、徐道觉。因为成绩优异,被师生们戏称为谈家桢的“四大金刚”。
施履吉原是浙大农学院园艺学毕业生,在湄潭旁听了谈家桢的课后,被遗传学的魅力深深吸引,转系报考了他的研究生。
徐道觉从浙大毕业后分配到广西农学院任教,不到一年,又特意跑回湄潭报考谈家桢的研究生。谈家桢笑着叫他“老学生”。
刘祖洞从广西农学院毕业后,不顾路途艰险,千里跋涉入黔前来投奔。
谈家桢只比这些学生大六七岁,却待他们亲如家人。盛祖嘉和沈仁权在湄潭相识、相恋并结婚,谈家桢还亲自为他们主婚。
施履吉学习勤奋,思想上也要求进步,是浙大“黑白文艺社”的成员,曾被国民党特务跟踪追捕。谈家桢为了保护他,和竺可桢校长一起出面斡旋施救。
抗战结束后,谈家桢去美国讲学,还“假公济私”地请他的导师杜布赞斯基帮忙,把这批学生一一送到美国深造。
这些人后来都成为各自领域的领军人物。盛祖嘉成为中国微生物遗传学的开拓者,施履吉成为细胞生物学家,刘祖洞成为遗传学家,徐道觉成为国际知名的细胞遗传学家。
一个学生至今记得:他的第一篇论文完成后,自己只会俄语,对英语摘要一筹莫展。谈家桢不仅帮他修改论文,还亲自捉笔撰写英文摘要。论文发表不到半年,6所海外研究机构来信索讨单行本,其中包括大英博物馆。学生明白,没有师尊流畅专业的英文摘要,国外学界不会有人在意一个中国学生的作品。
06 永远留在湄潭的心
1946年,浙江大学迁回杭州。谈家桢离开了湄潭,但他的心一直留在这里。
1981年8月5日,78岁高龄的谈家桢在家人和学生的陪同下回到湄潭。他站在唐家祠堂的残垣颓壁前,指着那间小屋,对身边的人说:
“你们不要小看这地方,当年我就在这里弄了一间小玻璃房进行科学实验,带了两批研究生,培养了一些人才呢!”
1990年7月,浙大西迁陈列馆开馆。正在作环球考察的谈家桢发来贺信,信中写道:
“我们吃了湄潭的米,喝了湄江的水,是勤劳淳朴的湄潭人民养育了我们,深情厚意,终生难忘。”
1999年,国际小行星中心正式批准,将一颗国际编号为“3542”的小行星命名为“谈家桢星”。
2008年11月1日,谈家桢逝世,享年100岁。
07 镶嵌显性——中国科学家的名字写进教科书
今天,谈家桢发现的“镶嵌显性”现象,已经被写进世界各国的遗传学教科书,成为经典遗传学的重要内容。
这个故事最令人感慨的地方,不是那篇发表在Genetics上的论文,也不是“中国的摩尔根”这个称号——而是一个科学家,在战火纷飞的年代,在一座四面透风的破旧祠堂里,在煤油灯下,用一架老旧的显微镜,做出了震惊世界的发现。
没有电,他就用煤油。没有自来水,他就去河边挑水。没有冰箱,他就挖地窖。没有恒温箱,他就用炭火慢慢烤。条件差到不能再差,但科学探索的脚步,一刻也没有停。
谈家桢爷爷用他的一生告诉我们:真正的科学发现,不取决于实验室的豪华程度,而取决于科学家的头脑里装着什么问题,眼睛里盯着什么目标。
今天,当我们在教科书上读到“镶嵌显性”这个词,当我们看到那只鞘翅上同时显示父亲和母亲斑纹的瓢虫图片,请记得——它的背后,是一个中国科学家在湄潭唐家祠堂里度过的无数个日夜,是他手中那盏摇曳的煤油灯,和他心中那束永不熄灭的科学之光。
参考资料
1. 中国科学家博物馆. 中国遗传学的“启明星”——谈家桢
2. 复旦大学生命科学学院. 谈家桢
3. 贵州省政协. 谈家桢——湄潭唐家祠堂走出去的国际遗传学家
4. 贵州日报. 抗战烽火中的客籍名人:谈家桢
5. 北京大学校友会. 谈家桢
6. 新民晚报. 他播下了中国现代遗传学的种子
7. 科普中国. 谈家桢——在遗传科学事业上勇攀高峰
8. 中国遗传学会. 纪念著名遗传学家谈家桢先生诞辰110周年
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