萨尔瓦多·卢里亚:证明机遇存在的难民
1938年,一位意大利医生获得了一项研究奖学金,前往美国与一位转向生物学研究的德国物理学家共事。墨索里尼颁布的种族法案使他在赴任前被取消了获得学术奖学金的资格。两年后,在辗转两个国家并跨越大西洋后,他身无分文地抵达纽约,却依然找到了那位物理学家,两人共同解决了生物学史上最古老的争论之一。
都灵、列维与非凡的学界同仁
萨尔瓦多·卢里亚(Salvatore Luria)于1912年8月13日出生在都灵,成长于一个颇具影响力的意大利塞法迪犹太家庭;他的父母是达维德(Davide)和埃丝特·萨切多特·卢里亚(Ester Sacerdote Luria)。他在都灵大学跟随组织学家朱塞佩·列维(Giuseppe Levi)学习医学,其同窗堪称科学史上最杰出的人才群体:他的两位同学丽塔·列维-蒙塔尔奇尼(Rita Levi-Montalcini)和雷纳托·杜尔贝科(Renato Dulbecco)后来也获得了诺贝尔奖。他于1935年以优异成绩获得医学博士学位,并于1936年至1937年在意大利军队担任军医。
决定性的转折点并非发生在实验室,而是在罗马大学的放射学课堂上,在那里他接触到了马克斯·德尔布吕克(Max Delbrück)将基因视为分子的理论。卢里亚立刻意识到其实际价值,并开始着手利用噬菌体测试遗传理论——噬菌体是感染细菌的病毒,其体积足够小,繁衍速度足够快,能在一夜之间在培养皿上计数数百万个。这是解决该问题的最佳工具,而他比几乎所有人都先意识到了这一点。
逃亡
他1938年加入德尔布吕克团队的奖学金因法西斯对犹太学术研究的禁令而取消,他因此改赴巴黎。1940年,随着德军入侵法国,他逃往马赛并最终离开欧洲,于1940年9月12日抵达纽约市。他在罗马认识的恩里科·费米(Enrico Fermi)帮助他在哥伦比亚大学获得了一项洛克菲勒基金会奖学金。此后不久,他结识了德尔布吕克和阿尔弗雷德·赫尔希(Alfred Hershey),并在1940年至1943年间,三人曾在冷泉港实验室和德尔布吕克位于范德比尔特大学的实验室展开合作。他于1947年1月成为归化美国公民。
波动实验
问题在于细菌是适应还是突变。当细菌培养物接触病毒并出现少数抗性存活者时,它们是因为遭遇攻击而获得抗性(即受环境驱动的拉马克过程),还是在病毒到来之前就因纯粹的随机突变而具备了抗性?
1943年,卢里亚和德尔布吕克用统计学而非显微镜回答了这个问题。他们的实验表明,抗性突变是随机且自发出现的,与病毒的存在与否无关,因此细菌的遗传遵循达尔文原则。这一结果构成了细菌遗传学的基础,且绝非束之高阁的陈列品:它解释了抗生素抗药性的表现机制。抗性生物并非由药物产生;它们本就以极小的数量存在于种群中,而药物只是清除了非抗性个体。世界上每一家医院的每项管理政策都建立在这一区别之上。
1947年,卢里亚和雷蒙德·拉塔杰特(Raymond Latarjet)发表了一项定量分析,显示噬菌体对紫外线照射的抗性在感染早期会上升然后下降——这被称为“卢里亚-拉塔杰特效应”,后来被认为涉及噬菌体自身编码的多种DNA修复途径。
建立行业的发现
20世纪50年代初,卢里亚在与朱塞佩·贝尔塔尼(Giuseppe Bertani)共事时发现,细菌可以限制和修饰病毒DNA——即在一种细菌菌株上培养的噬菌体在另一种菌株上往往无法生长,仿佛宿主识别并破坏了外源遗传物质。这种机制后来被证实为限制酶:一种在特定序列处切割DNA的细菌蛋白质,而细胞自身的DNA则通过甲基化受到保护。
这一发现的重要性无论如何强调都不为过。限制酶是能在预定位置切割DNA的分子剪刀,正是这种工具使得重组DNA、基因克隆以及整个基因工程在物理上成为可能。卢里亚并非有意发明生物技术。他当时只是在调查噬菌体生长失败的现象,而答案恰好是一对分子剪刀。
教席与学生
1943年至1950年,他在印第安纳大学任职,其第一位研究生是詹姆斯·D·沃森(James D. Watson)。他于1950年转入伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校,1959年成为麻省理工学院(MIT)微生物学系主任。1972年,他担任MIT癌症研究中心主任,该中心吸引了戴维·巴尔的摩(David Baltimore)、利根川进(Susumu Tonegawa)、菲利普·夏普(Phillip Sharp)和H·罗伯特·霍维茨(H. Robert Horvitz)等四位诺贝尔奖得主加入。他还为大众撰写科普作品:《生命:未完成的实验》获得了1974年美国国家图书科学奖;同年出版了《生物学36讲》;1984年出版了自传《老虎机,一支破碎的试管》。
他在政治上从未保持沉默。1957年,他与莱纳斯·鲍林(Linus Pauling)共同抗议核武器试验,反对越南战争并支持工会组织。1969年,他因此曾短暂被列入美国国立卫生研究院(NIH)的资助黑名单——而同年他获得了诺贝尔奖。20世纪70年代,当他的发现使基因工程成为可能,且领域内争议于禁止还是放任之间时,他主张采取中间立场:适度的监督和监管。诺姆·乔姆斯基(Noam Chomsky)视他为朋友,并记录了他试图影响埃利·维塞尔(Elie Wiesel)关于以色列的公共立场。
萨尔瓦多为何被称为天才
他所展示的天赋在于实验设计——即构建一种环境,迫使自然回答它一直在回避的是或否的问题。突变争议之所以无法解决,是因为没有人能够观察细菌变化前后的状态;卢里亚和德尔布吕克完全避开了直接观察,转而让存活者的统计分布来作证。这是一位数学家在医学领域的作为,它完成了20世纪生物学中仅有少数实验做到的事:终结了一场争论。他的第二个伟大成就源于相反的本能——拒绝放弃异常现象。大多数人认为在一种宿主上生长但在另一种宿主上不生长的噬菌体是个麻烦,但卢里亚将其视为信息,而答案就是限制与修饰机制。
反面观点也值得一提。他与德尔布吕克分享了关键实验和诺贝尔奖;限制酶的研究是与贝尔塔尼共同完成的,而后来的研究者分离了酶并将其转化为工具。他没有建立宏大的理论,他持久的影响力可能不仅在于他个人的实验工作,还在于他培养的学生——尤其是沃森,以及他组建的卓越的麻省理工学院系部。不可否认的是,一位没有任何自有实验室的难民出色地提出了两个问题,从而使分子生物学和生物技术都在一定程度上发端于他的答案。
遗产
他于1945年与泽拉·卢里亚(Zella Luria)结婚,育有一子。他于1959年当选为美国艺术与科学院院士,1960年当选为美国国家科学院院士,1964年当选为美国哲学学会会员,并于1968年至1969年担任美国微生物学会主席。1969年,他获得了路易莎·格罗斯·霍维茨奖,随后与德尔布吕克和赫尔希共同获得了诺贝尔生理学或医学奖,“以表彰他们在病毒复制机制和遗传结构方面的发现”。他于1991年获得美国国家科学奖章,同年2月6日在马萨诸塞州列克星敦因心脏病去世,享年78岁。
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