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“数苍蝇的”——李汝祺院士的发生遗传学贡献 精选

已有 1371 次阅读 2026-3-5 08:17 |个人分类:医学史话|系统分类:科普集锦

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李汝祺院士(1895—1991)

1985年,一位正在美国攻读博士学位的中国留学生,在查阅学术文献时偶然翻开了一本泛黄的期刊——1927年出版的美国《遗传学》杂志(Genetics)。在第12卷第2期上,他看到了一个用威妥玛拼音署名的作者:Ju-Chi Li。

这位留学生后来成为中国著名的神经生物学家。他惊讶地发现,这篇发表于近60年前的论文,研究的正是他当时关注的课题。1991年,他在自己的博士论文中,郑重地引用了这篇文章。

Ju-Chi Li,就是李汝祺——中国遗传学的主要奠基人之一,也是国际遗传学大师摩尔根(T.H. Morgan)实验室走出的第一位中国博士。

今天,就让我们走进李汝祺爷爷的故事,看看这位被戏称为“数苍蝇的”科学家,是如何用一双眼睛和无数个日夜,在世界科学史上写下中国人的名字。

01  从天津到北京——一个“替补队员”的逆袭

1895年3月2日,李汝祺出生在天津市一个普通的小商人家庭。他是家里四兄弟中最小的一个。由于家境不宽裕,他直到10岁才背上书包走进小学堂。

但这个小男孩有个特别的本事——读书特别快。别人要读7年才能读完的小学,他只用了5年,因为连续跳了三次班。离小学毕业还差一年时,发生了一件改变他一生的事。

1910年暑假,李汝祺听说北京有一所新成立的“清华留美预备学校”正在招生。他和两个同学一合计,决定去碰碰运气。结果发榜时,他的成绩是“备取第一名”——用今天的话说,就是“替补队员”。

第二年早春,有人放弃入学资格,李汝祺成为第一个登记入校的学生。就这样,他走进了清华学堂的大门,成为这所后来闻名世界的学校最早的一批学生。

1918年,李汝祺从清华毕业。第二年,他登上“哥伦比亚号”邮轮,远渡重洋,前往美国普渡大学学习畜牧学。四年后,他拿到了学士和硕士学位,但他知道,自己的兴趣不止于此。

02  走进“蝇室”:和三千只果蝇做邻居

1923年,李汝祺进入纽约的哥伦比亚大学研究生院。他敲开了一扇不起眼的实验室大门——这里被称为“蝇室”(Fly Room)。

房间不大,只有二三十平方米,里面堆满了牛奶瓶。每个瓶子里养着几十只果蝇,加起来足有几千只。房间里弥漫着一股发酵香蕉的甜味——那是果蝇最喜欢的食物。

这间实验室的主人,就是后来获得1933年诺贝尔奖的遗传学大师摩尔根教授。

摩尔根和他的学生们正在开创一个全新的科学领域——用果蝇研究遗传规律。他们的发现震惊世界:基因就像一串串珠子,排列在染色体上;染色体决定了生物的各种性状。而所有这些发现,都来自对这些小飞虫的仔细观察和计数。

李汝捷加入时,摩尔根实验室已经发现了伴性遗传、连锁交换等重大规律。但有一个问题还没有人仔细研究过:染色体畸变(比如缺失、重复、易位)会对生物发育产生什么影响?

这正是李汝祺博士论文的方向。在摩尔根和另一位遗传学大师布里吉斯(C. Bridges)的指导下,李汝祺开始了艰苦的实验。

他把不同畸变类型的果蝇进行杂交,然后把雌果蝇放进新的牛奶瓶里,让它们在瓶壁上产卵。接下来,就是一场漫长的“数苍蝇”马拉松:

从卵里孵化出来的幼虫,要数;幼虫变成的蛹,要数;蛹里羽化出来的成虫,还要数。每一只果蝇的眼睛颜色、翅膀形状、刚毛数目,都要仔细观察、记录。出了差错,就得从头再来。

那间不大的“蝇室”里,总能看到这位瘦削的中国青年,俯身在显微镜前,一坐就是一整天。他的手上沾满了乙醚——那是用来麻醉果蝇以便观察的;他的鼻子里全是香蕉味——那是果蝇的食物发酵后的气味;他的眼里,全是那一只只小小的、飞动的果蝇。

03  一举成名:《果蝇染色体结构畸变在发育上的效应》

1926年,李汝祺通过了博士论文答辩。他的论文题目是:《果蝇染色体结构畸变在发育上的效应》。

这篇论文发现了什么重要的现象呢?

李汝祺利用摩尔根实验室丰富的实验材料,将带有染色体畸变(如缺失、重复、易位)的果蝇品系进行杂交。他仔细观察这些畸变对果蝇发育的影响,得出了几个关键结论:

纯合的缺失(即一对染色体都缺失了同一段),会导致果蝇胚胎在卵子期就死亡,根本无法孵化成幼虫;

纯合的重复(即一对染色体都多了一段),只是让整个发育过程变慢,但不一定会导致死亡;

杂合的缺失(即只有一条染色体缺失),产生的效应与纯合的重复很相似。

他还研究了性染色体Y的作用。他发现,Y染色体上携带的影响果蝇发育的基因非常少,除了与其它染色体配合决定雄性性别外,它的存在与否,并不会影响果蝇早期的胚胎发育。

第二年——1927年,这篇博士论文在美国著名学术期刊《遗传学》(Genetics)上正式发表。这是世界上最早以黑腹果蝇为材料、从发生遗传学(发育遗传学)角度进行系统研究的经典文献之一。

当时的人们还没有完全意识到,这个“数苍蝇”的中国年轻人,正在为一个新的科学领域奠基。

04  启发了谁?——那些被数清的苍蝇没有白死

李汝祺这篇博士论文的价值,不仅在于它自己的发现,更在于它为后来的科学家点亮了一盏灯。

论文中有一个重要的结论:带有某种基因突变(当时称为“Notch”突变)的果蝇受精卵,会在卵期就死亡。这个发现引起了一位美国遗传学家——普鲁逊(D.F. Poulson)的注意。

普鲁逊沿着李汝祺开辟的道路继续深入。他也开始“数苍蝇”——更准确地说,是数胚胎里的细胞。他用了近10年的时间,对果蝇Notch突变体进行更细致的研究。1937年,他在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上发表了一篇里程碑式的论文,第一次用直接证据证明了基因与发育过程存在因果关系:某个特定的基因,直接决定了果蝇胚胎的某个部分能否正常发育。

这个发现有多重要?它标志着发生遗传学(或发育遗传学)作为一个独立学科的真正诞生。

而这一切的起点,正是李汝祺1927年发表的那篇博士论文——那篇他趴在显微镜前,一只一只数出来的论文。

正因如此,李汝祺被公认为“世界上最早研究果蝇发生遗传学的学者之一”。著名遗传学家谈家桢先生也曾多次提到,李汝祺是中国遗传学的“一代宗师”。

05  回到祖国——“数苍蝇”的变成“教学生”的

1926年获得博士学位后,李汝祺没有留恋美国的优越条件,而是选择回国。他应生理学家蔡翘教授之邀,到刚刚成立的复旦大学任教。第二年,他转到燕京大学,在这里一待就是二十多年。

在燕京大学,李汝祺创建了国内第一个细胞遗传学实验室。他继续“数苍蝇”——用果蝇做材料,研究遗传学问题。他还用瓢虫、马蛔虫等多种材料,拓展研究范围。

这里有一个有趣的发现:当时欧洲学者研究的马蛔虫,只有2对染色体。而李汝祺在1937年发现,中国的马蛔虫竟然有3对染色体!他把这个发现写成论文,发表在美国《科学》(Science)杂志上。这是中国人对动物染色体研究的重要贡献。

在教学中,李汝祺有一套独特的方法,他称之为“教而不包”——不是什么都替学生做好,而是引导他们自己去探索。他的学生里,后来出了许多大名鼎鼎的科学家:研究两栖爬行动物的刘承钊院士、被誉为“中国遗传学之父”的谈家桢院士、解剖学家张作干、药理学家金荫昌……

学生们私下里开玩笑,说李老师是“教人如何数苍蝇的”。李汝祺听了,只是微微一笑。

06  风雨中的坚守——从青岛会议到《人民日报》

1949年,李汝祺从英国访问归来,回到北京大学任教。但不久后,中国科学界经历了一场严峻的考验。

当时,苏联的李森科(T.D. Lysenko)打着“米丘林遗传学”的旗号,全盘否定孟德尔—摩尔根的经典遗传学,给它贴上“资产阶级伪科学”的标签。这股错误思潮传入中国后,许多遗传学家被迫停止了教学和研究。

李汝祺也不能再讲授遗传学了,只能改教胚胎学和动物学。但他在课堂上,仍然会巧妙地穿插一些遗传学知识,让学生们不至于完全忘记这门科学。

转机出现在1956年。这年8月,中央在青岛召开了著名的“遗传学座谈会”,让两派科学家坐在一起,平等地讨论学术问题。李汝祺参加了这次会议,感触很深。

会后,他写了一篇文章,题为《从遗传学谈百家争鸣》,发表在1957年4月29日的《光明日报》上。这篇文章引起了一个大人物的注意——毛泽东主席读后非常赞赏,亲自将题目改为《发展科学的必由之路》,并加了编者按,推荐在1957年5月1日的《人民日报》上重新发表。

这篇文章的发表,是一个重要的信号。此后,孟德尔—摩尔根遗传学在中国逐渐恢复了应有的地位。1957年秋天,北京大学正式恢复了遗传学课程,李汝祺带领年轻教师们,重新站上了遗传学的讲台。

07  老骥伏枥:八旬高龄的《发生遗传学》

恢复教学后,李汝祺如饥似渴地工作着。他和助手吴鹤龄等人建立了国内第一个小鼠纯系,开展辐射遗传学研究;他们研究摇蚊唾腺染色体的变化,探索发育过程中的基因表达。

但历史的曲折还没有结束。随后的动荡年代,许多珍贵的研究资料都散失了。

直到科学的春天再次来临。1978年,中国遗传学会成立,83岁高龄的李汝祺被推选为第一任理事长,同时担任《遗传学报》主编。他为中国遗传学的重建,倾注了最后的心血。

晚年的李汝祺,还有一个心愿:把自己毕生所学,写成一部书。从80岁开始,他花费了4年时间,五易其稿,终于在1985年——他90岁那年,完成了长达60万字的巨著《发生遗传学》。这是中国第一部系统论述发育遗传学的专著,熔细胞学、胚胎学、遗传学于一炉,是这位“数苍蝇”数了一辈子的老人,留给后辈最珍贵的礼物。

08  科学家的最后牵挂

1986年,91岁高龄的李汝祺正式退休。但他仍然关心着中国遗传学的未来。

他在中国遗传学会里设立了一个奖项——“李汝祺动物遗传学奖”,用来奖励对动物遗传研究有创见的青年科学工作者。他希望更多的年轻人,能够接过前辈的火炬,在遗传学的道路上走得更远。

1991年4月4日,李汝祺在北京逝世,享年96岁。

李汝祺爷爷的故事告诉我们:真正的科学家,有时候就是那个最会“数数”的人。

他数了一辈子苍蝇——从果蝇的眼睛颜色数到翅膀形状,从刚毛数目数到染色体畸变。他数出了一个新学科的发生遗传学,他数出了中国遗传学的半壁江山,他也数出了自己九十六年的人生。

今天,当我们用显微镜观察果蝇的染色体,当我们讨论基因如何控制发育,请记得——有一位中国老人,在近一个世纪前,就趴在那个满是香蕉味的“蝇室”里,一只一只地,数着那些小小的、飞动的苍蝇。

他的名字,叫李汝祺。

参考资料

公共卫生科学数据中心. 中国遗传学家李汝祺出生

zuxun100. 李汝祺

Wikipedia. 李汝祺

CNKI. 李汝祺

科学网. 缅怀中国遗传学家李汝祺博士

中国科学院遗传与发育生物学研究所. 李汝祺教授诞辰115周年纪念会通知

深圳湾实验室. 摩尔根的第二位中国学生

科学网. 李汝祺:摩尔根“蝇室”的首位中国博士



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