中國克隆技術(shù)的開創(chuàng)者——童第周

童第周是我國著名的生物學(xué)家、教育家，

也是我國實(shí)驗(yàn)胚胎學(xué)的奠基人。

他的研究領(lǐng)域包括細(xì)胞生物學(xué)、

海洋生物學(xué)和發(fā)育生物學(xué)等。

他的魚類核移植研究為中國的魚類克隆打下了基礎(chǔ)，

他因此被譽(yù)為“克隆先驅(qū)”。

勤奮的學(xué)生時(shí)代

童第周的老家在浙江鄞縣（今寧波市鄞州區(qū)）的一個(gè)山村，小時(shí)候的他就展現(xiàn)出了對(duì)生物學(xué)極大的興趣。父親常常教導(dǎo)他要好好學(xué)習(xí)，并用生活中觀察到的“水滴石穿”現(xiàn)象來啟發(fā)他。不久后，童第周因?yàn)榉N種原因?qū)W習(xí)上有所懈怠。爸爸耐心地開導(dǎo)他，還給童第周寫了4個(gè)大字“滴水穿石”，這4個(gè)字成為童第周的座右銘，激勵(lì)著他不斷前行。

童第周在中學(xué)時(shí)期，因?yàn)榛A(chǔ)太差，第一個(gè)學(xué)期的平均成績只有 45 分，一度面臨被學(xué)校勒令退學(xué)或留級(jí)的境地。但童第周并沒有灰心喪氣，而是付出比別人更多的努力。每天天剛蒙蒙亮，他就借著路燈的燈光學(xué)習(xí)外語。期末考試他的成績?cè)诎嗌厦星懊瑪?shù)學(xué)更是一舉拿下了100 分的好成績，令人刮目相看。他心里一直有一個(gè)重要的信念就是“一定要爭氣”，不能讓同學(xué)和老師小看了自己。

童第周大學(xué)畢業(yè)后到比利時(shí)留學(xué)，師從一位著名的生物學(xué)教授。那時(shí)候的中國積貧積弱，在國際上被人輕視，童第周作為中國留學(xué)生，同樣也被他的同學(xué)們看不起。但是童第周是一個(gè)不服輸?shù)娜?，誓要為中國人爭口氣。不久后機(jī)會(huì)來了，當(dāng)時(shí)進(jìn)行胚胎學(xué)研究，需要進(jìn)行剝除卵細(xì)胞膜的手術(shù)，其中難度最大的一項(xiàng)就是剝除青蛙的卵膜。蛙卵只有米粒大小，周圍還包裹著 3 層類似蛋白的卵膜，因此該手術(shù)難度極高，很多年都沒有人能成功完成。但童第周憑借細(xì)致和耐心，成功完成了這項(xiàng)手術(shù)，轟動(dòng)了整個(gè)歐洲生物界。不久，童第周又一次順利完成了海鞘卵膜剝離手術(shù)，贏得了國際同行的廣泛贊譽(yù)。

拿到博士學(xué)位后，童第周毅然放棄了比利時(shí)優(yōu)越的生活和科研條件，1934年學(xué)成歸國，任山東大學(xué)生物系教授。

創(chuàng)立中國實(shí)驗(yàn)

胚胎學(xué)

棕蛙卵子受精面與對(duì)稱面關(guān)系研究，是童第周在比利時(shí)留學(xué)時(shí)的一項(xiàng)主要研究課題。最終，他成功地證明：棕蛙卵子的對(duì)稱面是由卵子里面的兩側(cè)對(duì)稱結(jié)構(gòu)狀態(tài)決定的，并不完全由受精面決定。這項(xiàng)研究糾正了他的老師因方法缺陷而導(dǎo)致的錯(cuò)誤結(jié)論，促進(jìn)了國際胚胎學(xué)研究的進(jìn)步。同時(shí)在求學(xué)期間，童第周還完成了對(duì)海鞘早期發(fā)育的研究。

童第周在青島任山東大學(xué)生物系教授時(shí)，一邊授課，一邊繼續(xù)對(duì)海鞘進(jìn)行研究。這項(xiàng)研究的目的，是查明海鞘卵質(zhì)中的成分在受精前的定位。結(jié)果他有了驚人的發(fā)現(xiàn)，在精子進(jìn)入卵子前，器官形成物質(zhì)就已經(jīng)存在于未受精卵子中，并且具有一定分布。這也意味著，器官形成物質(zhì)的產(chǎn)生，并不由精子決定。此外，童第周觀察到海鞘胚胎的感覺細(xì)胞和吸附乳頭的形成由外來因素決定。這一切都證明了卵質(zhì)對(duì)個(gè)體發(fā)育的重要性，此開創(chuàng)性的科研成果，也奠定了童第周我國實(shí)驗(yàn)胚胎學(xué)創(chuàng)始人之一的地位。

揭示胚胎發(fā)育

的極性現(xiàn)象

抗戰(zhàn)爆發(fā)后，童第周隨學(xué)校遷往內(nèi)地的四川萬縣（今重慶市萬州區(qū)），先后在同濟(jì)大學(xué)生物系、復(fù)旦大學(xué)生物系任教。在此期間，童第周不僅在經(jīng)典胚胎學(xué)的基礎(chǔ)理論研究上取得了重大突破，而且還與同事一起揭示了胚胎發(fā)育的極性現(xiàn)象。

由于環(huán)境條件的限制，童第周被迫放棄了以海洋生物為樣本的研究，轉(zhuǎn)而用青蛙等兩棲類，以及金魚作為替代。他主要研究兩棲類胚胎的纖毛運(yùn)動(dòng)，以及魚卵中的器官形成物質(zhì)的定位。

童第周和同事們一起認(rèn)真研究，深入探討胚胎發(fā)育的極性或軸性。他們發(fā)現(xiàn)胚胎纖毛運(yùn)動(dòng)的方向，會(huì)在胚胎發(fā)育的原腸期和神經(jīng)板初期決定。并且他們證明了胚胎纖毛具有感應(yīng)能力，能在誘導(dǎo)下決定自身運(yùn)動(dòng)的方向，而且這種感應(yīng)能力在個(gè)體發(fā)育中，會(huì)沿著胚胎的前后軸，從頭到尾逐漸減弱，這就是胚胎發(fā)育的極性現(xiàn)象。

更令人驚異的是，他們還找出了導(dǎo)致這一現(xiàn)象的原因——某種未知的化學(xué)物質(zhì)通過細(xì)胞間的滲透作用，誘導(dǎo)了胚胎纖毛的運(yùn)動(dòng)方向。這一切的一切，在生物學(xué)研究中都是重大的學(xué)術(shù)突破。這項(xiàng)研究為后世的科學(xué)家研究“纖毛遺傳病”的發(fā)病機(jī)理，如青少年特發(fā)性脊柱側(cè)彎，打下了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。

研究文昌魚的發(fā)育

童第周最為人稱道的一項(xiàng)科研成果，是對(duì)文昌魚胚胎發(fā)育的研究。文昌魚是所有脊椎動(dòng)物的祖先，在生物進(jìn)化史上占有舉足輕重的地位。但文昌魚的卵子非常難獲取，并且體積極小，甚至沒有一顆小米粒大，因此國際上很少有人利用實(shí)驗(yàn)方法對(duì)此進(jìn)行研究。

童第周和他的同事、學(xué)生們基于前人的研究成果挑戰(zhàn)了這個(gè)課題。文昌魚每晚六七點(diǎn)才開始產(chǎn)卵，童第周經(jīng)常要帶著同事和學(xué)生們，一直奮戰(zhàn)到第二天凌晨的兩三點(diǎn)鐘。哪怕再苦再累，這些了不起的科研工作者也沒有任何懈怠，始終全力以赴地對(duì)待他們的事業(yè)。

最終功夫不負(fù)有心人，童第周取得了一系列科研成果，比如證實(shí)文昌魚的卵子不是“嵌合型”而是“調(diào)整型”，和海鞘的卵子一樣具備調(diào)整能力；順利繪制完成了文昌魚胚胎發(fā)育預(yù)定器官圖譜，并被國際學(xué)術(shù)界廣泛采用；進(jìn)一步探討文昌魚卵子發(fā)育的調(diào)節(jié)能力，并成功論證文昌魚在進(jìn)化上的地位——介于脊椎動(dòng)物和無脊椎動(dòng)物之間的過渡類型等。這一系列科研成果，確立了童第周在國際上的地位，并為后期細(xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)關(guān)系的研究提供了依據(jù)。

研究魚類細(xì)胞異種核移植

在20世紀(jì)60 年代，童第周在已被移除細(xì)胞核的角皮魚卵中移植了金魚的細(xì)胞核，經(jīng)過對(duì)魚卵發(fā)育出來的小魚進(jìn)行觀察后發(fā)現(xiàn)，小魚早期表現(xiàn)出來的性狀，似乎取決于細(xì)胞質(zhì)。緊接著，童第周又如法炮制，在去除了細(xì)胞核的鯽魚受精卵中，移植了鯉魚的細(xì)胞核。這次他觀察到成魚的部分性狀，介于鯽魚和鯉魚之間。這兩種情形，都證明了卵的細(xì)胞質(zhì)對(duì)形成性狀的作用。在后續(xù)的研究中，童第周還發(fā)現(xiàn)，將金魚的細(xì)胞核移植到角皮魚的卵子中，在發(fā)育到特定時(shí)期后再將其移植回金魚的受精卵，有時(shí)候就會(huì)產(chǎn)生兩種魚雜交胚胎的性狀。這很有可能是因?yàn)樵诮痿~細(xì)胞核被移植的那段時(shí)間，受到了角皮魚細(xì)胞質(zhì)的影響。

由此童第周提出了一個(gè)大膽的設(shè)想，通過移植細(xì)胞核來育種。用這種方法，可以將兩種原本不能雜交的魚的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，并遺傳下去。這為動(dòng)物育種以及水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)、畜牧養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展，提供了一種全新的路徑。

“童魚”的誕生

著名畫家吳作人曾創(chuàng)作過一幅《睡蓮金魚圖》，畫面中有幾尾小金魚，但其中有一尾金魚和同伴們明顯不同，它竟然長著一條鯽魚的尾巴。這條魚是童第周在生物遺傳學(xué)上一次偉大實(shí)踐的產(chǎn)物，是他親手培育出來的“童魚”。

在20世紀(jì)70 年代，童第周與另一位偉大的生物學(xué)先驅(qū)美籍華裔科學(xué)家牛滿江合作，探討了鯽魚和鯉魚的核糖核酸對(duì)金魚尾鰭性狀的影響。他們證實(shí)了這種核糖核酸能夠讓金魚尾鰭的雙尾變成單尾，這在發(fā)育生物學(xué)與分子遺傳學(xué)中，同樣是一個(gè)研究潛力巨大的領(lǐng)域。

因?yàn)榻痿~只有在春天繁殖的時(shí)候才會(huì)排卵，要想采集金魚卵作為研究材料，就必須“精確卡點(diǎn)”。當(dāng)時(shí)童第周已經(jīng)年過花甲，但他仍然像年輕人一樣和助手們守在試驗(yàn)臺(tái)前，等著金魚排卵。

童第周要進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，名為“核酸誘導(dǎo)”。簡單地說，就是在金魚受精卵的細(xì)胞質(zhì)中注入提純過的鯽魚卵的核酸，看最后發(fā)育出來的金魚的性狀會(huì)不會(huì)改變，由此驗(yàn)證鯽魚卵的核酸會(huì)不會(huì)對(duì)金魚卵產(chǎn)生影響。

最終，這群總共有 320 條的小魚長成后，兩位科學(xué)家驚喜地發(fā)現(xiàn)，有106條小魚的尾巴從雙尾變成單尾，表現(xiàn)出了鯽魚的性狀。實(shí)驗(yàn)結(jié)果充分說明，鯽魚卵的核酸注入金魚卵后，對(duì)金魚性狀的改變確實(shí)有著明顯的作用。同時(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)果也證明，并非只有細(xì)胞核控制生物的遺傳性狀，細(xì)胞質(zhì)同樣也能影響性狀。

之后童第周也采用其他品種的魚類進(jìn)行相似的實(shí)驗(yàn)，均獲得了成功。為了紀(jì)念童第周做出的卓越貢獻(xiàn)，國際生物學(xué)界將童第周培育出來的長著鯽魚尾巴的小金魚，命名為“童魚”。