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Discover Dialogue: Sydney Brenner

生物学的挑战不在于惊叹于它的复杂性,而在于征服它。

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1953年,在詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克发现DNA的形状并永远改变生物学后的几周,一位年轻的南非人悉尼·布伦纳抵达英国。后来,他搬进了剑桥大学著名的卡文迪许实验室的他们的工作空间。布伦纳很快成为分子生物学的主要先驱之一,他与克里克一起研究基因如何工作的基本原理。

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在接下来的几十年里,布伦纳帮助提出了利用复杂模式生物来弄清楚基因如何发挥作用的概念。2002年,他因通过使用线虫Caenorhabditis elegans发现了细胞发育的遗传学而获得了诺贝尔生理学或医学奖。77岁高龄时,他仍在加州拉霍亚积极地管理实验室,他目前是索尔克研究所的杰出研究教授。

您从事分子生物学研究已经超过50年了。现在有什么让您感兴趣的?

SB: 我刚刚完成了一个主要在新加坡完成的项目,使用河豚鱼来了解某些基因的作用。我们通过将河豚鱼的基因植入小鼠体内,并证明小鼠能够正确地“阅读”它们来实现这一点。另一个项目是我称之为“细胞图谱”。基本上,我仍然对同一个老问题感兴趣:基因如何映射到表型?

您的意思是,基因如何功能性地影响生物体?

SB: 我最感兴趣的是神经系统。大脑是如何生长的,基因是如何构建复杂的神经系统的?我想发现基因是如何构建人类的。这并不是一个实验课题。您知道,我们研究人类多样性,并利用变异来理解人类遗传学。我想启动这个项目。它将在我之后很长一段时间内继续进行。

您在诺贝尔演讲中提到,您认为遗传学和分子生物学真正的深远影响将在2020年左右显现。

SB: 我说那将是很有趣的一年。2003年,在双螺旋结构解析50周年之际,我们正好处于2020年和1985年(提出解析人类基因组)的中间点。

您正在从事一个名为“人类基因”的项目。那是什么?

SB: 我们的基因是什么?人类多样性的基础是什么?我认为我们可以计划在这个项目中测序大约10万个人类基因组。我想做这件事——我想发现人类的所有变异。目前只有少数基因组的数据,太肤浅了。

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您在哪里做这件事?

SB: 在英国。您听说过生物银行吗?这是一个由医学研究理事会和惠康基金会资助的项目,将研究50万人的基因组。

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您是什么时候开始研究蠕虫的?

SB: 我们在20世纪60年代开始研究它们,试图用电子显微镜弄清楚它们的细胞结构。我在1975年的一次演讲中宣布,线虫C. elegans将开启遗传学的新篇章。我们在20世纪70年代末开始克隆蠕虫基因,并清楚地认识到这将告诉我们事物是如何运作的。我们发现了一个在人类身上早已存在的序列,它与人类的癌细胞有关。很明显,蠕虫遗传学将为人类基因提供启示。

您经常用机智来阐述您的观点。您怎么说“杰出教授”这个称谓?

SB: 我有时会说我是“熄灭的教授”,因为我真正想成为的是博士后,拥有那种思维。我认为一个人有了“杰出教授”这样的头衔,很容易固步自封。

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您在这样一个不以——

SB: 不以机智闻名的领域里,却很机智。我无法忍受那些过于严肃、无法自嘲的人。因为有些滑稽动作确实很可笑,您知道。人类基因组测序期间的整个事件,当时每个人都称克雷格·文特尔为魔鬼,说:“我们必须阻止克雷格·文特尔为人类基因组申请专利,所以我们要把我们所拥有的一切都公布出来。”唯一能利用这些信息的人就是克雷格·文特尔!您普通的科学家用他的个人电脑什么也做不了。但克雷格,拥有最大的超级计算机,却把这一切都消化了。

您曾批评过人类基因组计划。

SB: 仅仅拥有人类基因组序列是无用的。我过去常常说,我们应该把人类基因组测序看作是所得税:逃避它是犯罪,但有合法的途径可以避免。我早就知道其中大部分是无用的垃圾,没有人会感谢我们花钱去测序垃圾。当然,总会有人说您不能确定,也许其中有什么。哈!为什么不留给下一代呢?做科学的艺术在于先做重要的事情。我在一次演讲中,主要是对学生说:“举手,所有你们为教授测序基因的举手。”所有这些手都举起来了,我说:“我们来解放你们。”每个人都哈哈大笑。测序并不能教会人们如何做科学。

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您曾说过,科学家应该记录地球上所有生物的基因组,因为您认为许多物种都面临灭绝的危险。

SB: 我确实担心这个问题。研究证据在那里,而且我相信一旦一个物种达到一定的损失阈值,就很难恢复。以近海被过度捕捞的鳕鱼为例。目前,我们正在致力于记录海洋的基因组。我们不能做所有事情,所以我们从海洋开始。我们希望鼓励其他人。这个想法是为未来创建一个图书馆,届时我们将能够研究它们。

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您年轻的时候,只有少数人在研究遗传学。那是令人兴奋的时代吗?

SB: 我认为在早期,一门新的科学是非常令人兴奋的。但随着科学的进步,它变得越来越专业化,出现了各种各样的结构,行政管理也随之增长,我认为很多年轻人不喜欢成为一个大机器中的齿轮。生物学的伟大之处在于自己动手。享受科学并取得成就的方式是自己去做,而不是喂养一个大机器。我认为所有这些“工厂科学”都在做的事情就是这样。

工厂科学?

SB: Celera,基因组公司。它们对于开发新药很有用,但我不知道它们对科学的推进作用如何。

但它们不只是20年前需要花费您更长时间的事情的工业化等价物吗?

SB: 我不这么认为,因为无论何时,只要有一个加速的过程,您都应该考察它积累了多少噪音。我们得到的数据确实很嘈杂,除了测序,那是一项独特的技术。现在我们正在浏览数据库,试图清除所有毫无意义的“杂草”,有时我们甚至认不出它是杂草。您看,我认为进入数据库的数据应该遵循我所说的CAP原则。它应该是完整的,准确的,并且是永久性的,这样您就永远不必重新做了。否则,就没有进步。计算机没有想法;人有想法。

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那么,这一切将导向何方?我们要去哪里?

SB: 我认为我们想解决是否能从基因组计算出器官或人的问题,但实际上我认为我们做不到。生物体可以从基因组中计算出它们自身。有这么多人说,“越多越好;让我们获取海量数据。”我说,“越少越好。”您做得越少,然后您就可以计算出任何您想要的东西。否则,就毫无意义。这就是细胞图谱的意义所在。细胞图谱是计算前生物学,即在我们可以开始计算之前,我们必须准备什么。我们必须有一个架构定义。我想创造一个短语:“少想,多说。”您必须把分子作为解释性的物质来思考。

那么,应该做什么?

SB: 我们必须去了解细胞,回答所有问题。例如,没有人知道我们体内有多少种不同的细胞。我指的是根本不同的类型,具有不同的基因表达集合。

您曾谈到这与大脑有关。

SB: 最难理解的是大脑。我认为我们必须勾勒出这个系统的基本结构,这样我们才能知道每个细胞中有多少基因被激活,以及各个组成部分是如何工作的。我发现很有用的另一件事是认识到细胞是愚蠢的。我说细胞愚蠢,我的意思是生物学的挑战不在于惊叹于它的复杂性,而在于征服它。生物学有很多方法可以简化复杂性。复杂性是一种幻觉。人们问我,“细胞内部是混乱的吗?”我说,“如果混乱的意思是您无法预测结果,那么我可以告诉您,它曾经可能存在过,但自然选择已经把它淘汰了。”因为大自然需要可预测性。基因型必须预测表型,否则自然选择就无法奏效。

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这听起来像是系统生物学。

SB: 您看,每个人都在谈论系统生物学和整合生物学。这没什么新意。这叫做生理学。

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您担心基因工程,担心人类拥有创造“超级人种”的能力吗?

SB: 我不相信我们会做到。我只是认为那真的很困难。

克隆呢?

SB: 一位记者曾指责我试图通过克隆来制造人。我当时回答他,我想象得出比折腾基因工程更便宜、更愉悦的制造人的方法。这太荒谬了。

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我们有大量数据,正如您所说,这些数据是粗糙的。我们该如何处理它们?

SB: 我们确实需要奖励理论工作。我们需要培养新一代科学家,让他们在理论和实验方面都同样优秀,以理解它们之间的相互作用。在神经生物学领域,我认为我们正在取得遗传学与人们研究大脑方式之间真正的有趣融合。大脑是一个细胞网络,而细胞是一个分子网络。所以我认为我们确实需要理解这一切,以及如何操纵和利用它。否则,我们永远无法实现任何应用。我们将永远是盲目的。当您想要拥有预测科学时,您必须能够进行计算。

其中有大的理论吗?

SB: 没有,有很多小的理论。大的理论已经发生了——它叫做进化。

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