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表观遗传学的先驱：童第周: 热度 7 xie44025 2014-2-19 00:11; 表观遗传学的先驱：童第周童第周是我国实验胚胎学的主要奠基者， 1930 年赴布鲁塞尔大学，师从著名生物学家布拉舍（ Brachet A ）研究胚胎发育早期，卵细胞的各种特性对受精卵胚胎发育的影响，即卵细胞的细胞质对受精卵细胞核分化发育的作用。他始终坚信“在漫长的生物进化过程中，细胞核和细胞质共同生活在一起，成为一个整体，它们应当各有各的功能，并有相互的作用和功能”。童第周早期形成的这个学术思想贯穿了他一生的研究方向。童先生最著名的研究是应用细胞核移植技术开展的“核质杂种鱼”的研究。 1938 年，德国生物学家斯佩曼（ Hans Spemman ， 1935 年获诺奖）提出胚胎细胞核移植的方法研究胚胎分化发育的思想。 1952 年，美国科学家伯内格斯（ Briggs R ）和金（ KingTC ）成功地用二栖类动物豹蛙（ Rana Pipiens ）的囊胚细胞的核，移植到同种去核卵细胞中，这个核移植卵细胞，最终发育成了成体蛙。首次证明了二栖类动物的胚胎细胞核仍具有个体发育上的全能性。 1962 年英国牛津大学的科学家戈登（ John Gurdon ）进一步证明，用蝌蚪的小肠细胞核移植到去核的蛙卵中，形成的“重组卵细胞”最终也可发育成成熟的蛙。从而证明了成体细胞核仍保留分化上的全能性。戈登的研究是导致 1996 年克隆绵羊多莉的诞生的先驱性工作。 2012 年，戈登因首先 “发现成熟细胞可被重编程变为多能性”，而获得了诺贝尔医学奖。与伯内格斯 - 戈登等用核移植技术克隆动物的研究方向不同，童第周仍然坚持他早期的研究兴趣，利用细胞核移植技术研究细胞质对细胞核分化的作用。 1 ， 1963 年，童第周在金鱼→金鱼和鰟鮍鱼→鰟鮍鱼的同种核移植上都获得了成功，建立了鱼类的核移植技术； 2 ，在上述工作的基础上，童第周开展了“核质杂种鱼”（ Nucleocytoplasmic Hybrids ）的研究。首先开展的是亲缘关系较远的鰟鮍鱼→金鱼的种间核移植研究；后又选择了亲缘关系较近的鲤鱼和鲫鱼之间进行卵细胞核移植研究。这二类核质杂种鱼的研究都获得了许多创新性的研究成果。童第周在他晚年写的“细胞质对细胞核的活动和遗传性状表现的作用”的总结报告中，非常严谨而又明确地描述了他们的工作：“在鱼类，金鱼和鳑鮍鱼（ Rhodeusd sinensis ）属于不同的亚种。金鱼核移入去核的鳑鮍鱼卵，发育的胚胎为鳑鮍鱼性状。…鲫鱼和鲤鱼属于不同属，鲤鱼核移入去核的鲫鱼卵，卵子能发育为正常成鱼，它的性状有类似鲤鱼，如有须；有的为中间型，如侧线所点的鳞片数。这样核质配合的杂种鱼能产生有正常功能的生殖细胞。根据这一实验结果，我们可以得出以下结论：（ 1 ），不同种间的核质杂交，能发育为正常成鱼；（ 2 ），遗传性状的出现，细胞核和细胞质都有作用；（ 3 ），体细胞核可以成为生殖细胞核，它们之间没有性质上的不同。”显然，童第周认为，他们的研究已经清楚地证明了，卵细胞的细胞质对细胞核及胚胎发育和遗传性状的表现，有明显的影响； 1973 年起，童第周开始与美国 Temple 大学的牛滿江教授合作，进一步研究细胞质内哪些化学物质对细胞核的活动产生影响。他们确定首先研究卵细胞质中的 mRNA 的作用。实验选择在鲫鱼和金鱼中进行，因为它们虽是同属，但在形态上有明显可见的区别：金鱼是双尾鳍（隐性性状），鲫鱼是单尾鳍（显性性状）。研究发现，从鲫鱼的成熟卵中提取 mRNA ，注入金鱼受精卵，该受精卵发育成的鱼中，有 33.1 ％的单尾鱼，这种单尾鱼第二年自交可产生 38.6 ％的单尾和单尾变异鱼。用同样的方法，将不同属的鲤鱼卵子中的 mRNA 注入金鱼受精卵，结果也获得了 22 ％的单尾鱼。肝同功酶（ LDH ）检查的结果表明，注射了鲤鱼卵 mRNA 的金鱼肝 LDH 中出现了杂交鱼特异性的同工酶。这说明外源 mRNA 诱导的变异不仅限于外部形态，也表现为内部器官的遗传特征的变化。童 - 牛合作还进行了一些其它研究，结果都证明细胞质内的分子（ mRNA 及胞质 DNA ）对受精卵的分化、发育有明显影响。童 - 牛的这项研究是世界首创，其研究结果，遭到国内外一些科学家的质疑，主要责疑牛满江提供的 mRNA 不纯（现在看来，正是这种“不纯”才使实验可能获得成功，现代表观遗传学的研究已确认，各种非编码 RNA 是表观遗传现象的重要机制之一），但更多地还是因为童 - 江的这些创新成果超越了那个时代对遗传现象的认识，与那个时代的遗传及发育生物学的主流意识形态相悖。近 10 多年来，表观遗传学（ Epigenetics ）的发展证明，在 DNA 结构不变的情况下，基因组外的各种因素，如 DNA 甲基化、染色质结构变化、尤其是各种非编码 RNA 等的表观遗传修饰，对基因表达及生物体的性状具有某种可遗传的重要影响。这证明了童第周及其合作者们在半个世纪前开始的，关于“细胞质对细胞核的活动和遗传性状表现的作用”的系列研究及其结论，是超前的和完全正确的。表观遗传学已成为当代遗传学和发育生物学研究的热点和前沿领域。可以毫不誇张地认为，童等周是表观遗传学的先驱，他和他的合作者们的贡献，应当写入表观遗传研究的历史中。参考文献： 1 ，《童弟周文集》，学术期刊出版社， 1989 年 2 ，李佑华：生命奥秘的探索者 — 牛满江，中国农业科技出版社， 1988 年 3 ，童第周：生物科学与哲学，中国社会科学出版社， 1980 年 8 月第 1 版童弟周简介： 1902 年出生于浙江省斳县 1927 年毕业于上海复旦大学， 1930 年赴比利时布鲁塞尔大学留学，于 1934 年获博士学位。回国后曾先后任山东大学、中央大学医学院、同济大学生物系、复旦大学生物系教授。 1948 年被选为中央研究院院士， 1955 年当选中国科学院学部委员（院士） 1957 年任中国科学院生物学部主任， 1977 年任中国科学院副院长。第一、二屆全国人大代表，第三、四、五届全国人大常委，第五屆全国政协副主席。 1979 年在北京去世，享年 78 岁。; 个人分类: 科学史|12516 次阅读|9 个评论

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