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玉米粒的颜色和转基因无关

已有 17961 次阅读 2013-9-17 18:05 |系统分类:科研笔记| 玉米粒

最近,因为有人号召吃转基因玉米,结果就有人在网上发表具各种颜色玉米的图片,说这些玉米是转基因的。其实,这些反对转基因的人冤枉了玉米的颜色,因为玉米转不转基因和玉米的颜色没有关系。


图1. 这是我在菜市场买到的玉米,自己拍的。应该没有转基因的


早在5000年之前,中美洲的印地安人就开始种植玉米了,哥伦布到达新大陆,玉米的种植就开始向北扩展到加拿大,向南抵达阿根廷,几乎在同时,也传到了中国,现在玉米是世界上分布最广泛的粮食作物之一。

在玉米的种植过程中,人们逐渐发现了许多不同的变种。除了不同的口感有糯、脆之分外,还有甜与不甜等各种口味。更为奇特的是,玉米粒的色彩也是斑斓的。西南美洲的土著居民给这种缤纷的色彩赋予了特殊的美学和宗教意义。比如蓝色的玉米被认为是神圣的!罗盘的四个主要的方向也用特定的玉米颜色来诠释。条纹状和点状的玉米粒分别代表力量和活力。

玉米粒的颜色在遗传学的发展过程中,也做出了不可磨灭的贡献。美国女科学家巴巴拉麦克林托克(Barbara McClintock1902-1992)发现,带颜色的玉米粒的位置是可以移动的,而这种移动在染色体上可以找到相对应的位置。


图2. 一粒玉米粒上,颜色的位置也是可以变化的


1919年,麦克林托克入读康乃尔大学农学院。大学三年级的时候,她选修了一门唯一向本科生开放的、让她特别兴奋的研究生课程《遗传学》。她的同学很少有对遗传学感兴趣的,因为种植学可以顺利就业。但麦克林托克却对遗传课表现出了极大的兴趣,并引起了主讲教师赫丘逊(CB Hutchuson)的注意。课程结束后,赫丘逊打电话给芭芭拉说,我们还有专为研究生开设的其它遗传学课程,你要不要来选修。这时的芭芭拉知道作为一个学生,因为自己对遗传学的兴趣,让老师也开始欣赏她了。老师的邀请进一步强化了她的兴趣。麦克林托克欣然接受了邀请,从此就非正式地获得了研究生的身份,并踏上遗传学研究的道路。在大学三年级结束的时候,就完全走上了成为一个职业科学家的道路。后来,她在康奈尔大学植物学系注册正式为研究生,主修细胞学,副修遗传学和动物学。细胞学的染色体和遗传学的交叉研究就成为她研究的方向。

获得博士学位后,麦克林托克在康内尔大学农学院的试验地里种下第一畦玉米,开始进行基因研究。她没有结婚,但是却和玉米是终身相守。她用玉米做出了许多重要的发现。她42岁时当选美国科学院院士。此后她经过对玉米进行交配实验和实地观察,发现了转座基因。基因在染色体上作线性排列,基因与基因之间的距离非常稳定。常规的交换和重组只发生在等位基因之间,并不扰乱这种距离。在显微镜下可见的、发生频率非常稀少的染色体倒位和相互易位等畸变才会改变基因的位置。可是,麦克林托克发现单个的基因会跳起舞来:从染色体的一个位置跳到另一个位置,甚至从一条染色体跳到另一条染色体上。麦克林托克称这种能跳动的基因为转座因子(目前通称转座子transposon)。20世纪50年代她把这个发现在一个理论框架下提出,认为转座是基因表达的主要调控机理之一。芭芭拉当时的研究工具仅仅是光学显微镜,1940年代的科学界还不知道基因的本质是什么,在这种背景下,当时的科学界很难接受她的理论,对转座现象的重要性也没有意识到。甚至有人嘲笑她一定是发疯了。对芭芭拉恶语相向的人不乏她的朋友,也包括很多科学界的大腕。为此,她从1951年后拒绝在工作的冷泉港实验室做报告,并且在2年后宣布不再发表研究论文。在遭受冷遇的30多年时间里,她虽然为人们不接受她的理论而不高兴,但是她继续开展自己的研究。当科学家们在动物中也发现转座现象后,特别是在细菌和噬菌体对转座机制有了了解后,科学界才认可了麦克林托克对DNA跳跃现象的发现。并且在1983年授予她诺贝尔生理医学奖。

图3. Barbara McClintock  1947年在工作中(上图),以及1983年在获奖时演讲(下图)


我每次给学生讲到芭芭拉的这段经历的时候,我常常会说,芭芭拉一定是未来人穿越而来的,她在那么一种困难的情况下,在仪器设备如此简陋的环境中,在理论上还没有完全成熟的境遇里,就提出了基因可以移动的概念,并提出了自己的观点。这只能说明,新的科学发现往往会伴随着争论,伴随着质疑。但科学就是科学,她总有一天会突破乌云,照亮我们的。

其实,在我们的身边,还有很多很多见惯不怪的生物学现象。这些现象的出现,可能没有引起我们的注意。我常常在想,假如我也能够像麦克林托克一样,执著地对一件事情问一个为什么,我是不是也能有所建树呢?我常常在想,假如我们不要那么浮躁,不人云亦云,我们是不是能有所创新呢?我更常常在想,假如我们教育学生能够系统地掌握一门知识,在前人做出贡献的基础上,他们是不是会领导世界科学发展的潮流呢?




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